Isaac Newton je v svojih treh slavnih zakonih najbolje opisal povezave med silo in gibanjem, učenje o njih pa je ključni del učenja fizike. Povedo vam, kaj se zgodi, ko sila deluje na maso, in opredelijo tudi ključni koncept sile. Če želite razumeti razmerje med silo in gibanjem, sta prva dva Newtonova zakona najpomembnejša, ki ju je treba upoštevati, in z njimi se je enostavno spoprijeti. Pojasnjujejo, da vsaka sprememba s premika na ne premikanje ali obratno zahteva neuravnoteženo silo in da količina gibanja je sorazmerna velikosti sile in obratno sorazmerna masi predmeta.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Če ni sile ali če so edine sile popolnoma uravnotežene, bo objekt bodisi ostal miren bodisi se bo nadaljeval s popolnoma enako hitrostjo. Samo neuravnotežene sile povzročajo spremembe hitrosti predmeta, vključno s spreminjanjem njegove hitrosti z nič (tj. Mirujoče) na več kot nič (premikanje).
Newtonov prvi zakon: neuravnotežene sile in gibanje
Newtonov prvi zakon pravi, da bo objekt bodisi miroval (ne v gibanju) bodisi v gibanju popolnoma enake hitrosti in v popolnoma isti smeri, razen če nanjo deluje "neuravnotežen" sila. Preprosteje rečeno pravi, da se nekaj premakne le, če to potisne kaj drugega, in da se stvari ustavijo, spremenijo smer ali začnejo hitreje premikati, če nekaj potiska.
Razumevanje pomena "neuravnotežene sile" pojasnjuje ta zakon. Če na predmet delujeta dve sili, ena ga potisne v levo, druga pa v desno, se bo premaknila le, če bo ena od sil večja od druge. Če imajo popolnoma enako moč, bo predmet kar ostal, kjer je.
Eden od načinov, kako si to predstavljamo, je razmišljanje o nizu tehtnic z utežmi na obeh straneh. Uteži potegne gravitacija navzdol in edino, kar vpliva na to, koliko jih gravitacija potegne, je, koliko mase je. Če imate na obeh straneh enako količino mase, tehtnica ostane mirna. Tehtnica se premika le, če jo masno dobesedno naredite neuravnoteženo. Razlika v masah pomeni, da so sile, ki delujejo na obeh straneh lestvice, neuravnotežene in se tako lestvica premika.
Predstavljati si nenehno gibanje z enako hitrostjo je težje, ker se s tem ne srečujete v vsakdanjem življenju. Pomislite, kaj bi se zgodilo, če bi igral avtomobil, ki bi sedel na popolnoma gladki (brez trenja) površini in v sobi ne bi bilo zraka. Avto bi ostal miren, razen če bi ga potisnili, kot je opisano zgoraj. Kaj pa se zgodi po potisku? Pri površini ni trenja, ki bi ga upočasnilo, in zraka, ki bi ga upočasnilo. Površina uravnava gravitacijsko silo (z nečim, kar imenujemo "normalna reakcija", povezano s Newtonovim tretjim zakonom), nanjo pa ne delujejo sile z leve ali desne strani. V tej situaciji bi avto nadaljeval vožnjo z enako hitrostjo po površini. Če bi bila površina neskončno dolga, bi se avto s takšno hitrostjo vozil za vedno.
Newtonov drugi zakon: Kaj je sila?
Newtonov drugi zakon opredeljuje pojem sile. Navaja, da je sila, ki deluje na predmet, enaka njegovi masi, pomnoženi s pospeškom, ki ga sila povzroči. V simbolih je to:
F = ma
Enota sile je Newton - za potrditev osebe, ki jo je definirala - kar je okrajšava za kvadrat kvadratnih metrov na sekundo (kg m / s)2). Če imate maso 1 kg in jo želite vsako sekundo pospešiti za 1 m / s, morate uporabiti silo 1 N.
Pisanje Newtonovega zakona na naslednji način pomaga razjasniti povezavo med silo in gibanjem:
Pospešek na levi nam pove, koliko se nekaj premika. Desna stran kaže, da večja sila vodi do večjega gibanja, če je masa predmeta enaka. Če uporabimo določeno silo, ta enačba tudi pokaže, da je količina pospeška odvisna od mase, ki jo želite premakniti. Večji, težji predmet se premakne manj kot manjši, lažji predmet, ki je izpostavljen enako velikemu potisku. Če brcnete nogometno žogo, se bo premaknila veliko več, kot če bi kegljal žogo z enako močjo.