Ісаак Ньютон дав найкращий опис зв’язків між силою та рухом у своїх трьох відомих законах, і вивчення них є найважливішою частиною вивчення фізики. Вони розповідають, що відбувається, коли до маси застосовується сила, а також визначають ключове поняття сили. Якщо ви хочете зрозуміти взаємозв’язок сили та руху, перші два закони Ньютона є найважливішими з них, і їх легко впоратись. Вони пояснюють, що будь-яка зміна з переходу на не рухається або навпаки вимагає незбалансованої сили і що величина руху пропорційна величині сили і обернено пропорційна масі предмета.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Якщо сили немає, або якщо єдині сили ідеально збалансовані, об’єкт або залишиться нерухомим, або продовжить рух із точно такою ж швидкістю. Тільки незбалансовані сили спричиняють зміни швидкості руху об’єкта, включаючи зміну його швидкості від нуля (тобто нерухомої) до більшої за нуль (рухається).
Перший закон Ньютона: Незбалансовані сили та рух
Перший закон Ньютона говорить, що об’єкт або залишатиметься в спокої (не в русі), або в русі точно таку ж швидкість і в точно такому ж напрямку, якщо на неї не діє «незбалансований» сили. Простіше кажучи, там сказано, що щось рухається, лише якщо щось інше штовхає на це, і що речі зупиняються, змінюють напрямок або починають рухатися швидше, якщо щось штовхає.
Розуміння значення "незбалансованої сили" пояснює цей закон. Якщо на об'єкт діють дві сили, одна штовхає його вліво, а інша штовхає вправо, він рухатиметься лише в тому випадку, якщо одна із сил більша за іншу. Якщо вони мають абсолютно однакову міцність, предмет просто залишиться там, де він є.
Один із способів уявити це - подумати про набір ваг з вагами по обидва боки. Вага тягнеться силою тяжіння, і єдине, що впливає на те, наскільки сила тяжіння їх тягне, - це скільки маси. Якщо у вас однакова кількість маси з обох боків, вага залишається нерухомою. Вага рухається лише в тому випадку, якщо ви буквально зробите її незбалансованою з точки зору маси. Різниця в масі означає, що сили, що діють по обидві сторони шкали, є незбалансованими, і тому масштаб рухається.
Уявити постійний рух з однаковою швидкістю складніше, тому що ти не стикаєшся з цим у повсякденному житті. Подумайте, що сталося б, якби у вас іграшковий автомобіль сидів на ідеально гладкій (без тертя) поверхні, а в кімнаті не було повітря. Автомобіль залишався б нерухомим, якщо його не штовхнули, як описано вище. Але що відбувається після поштовху? Немає тертя з поверхнею, щоб уповільнити її, і повітря, щоб уповільнити. Поверхня врівноважує силу тяжіння (чимось, що називається «нормальною реакцією», пов’язаною з третім законом Ньютона), і на неї немає сил, що діють зліва чи справа. У цій ситуації машина продовжувала їхати з однаковою швидкістю вздовж поверхні. Якби поверхня була нескінченно довгою, автомобіль продовжував би рухатися з такою швидкістю вічно.
Другий закон Ньютона: Що таке сила?
Другий закон Ньютона визначає поняття сили. У ній зазначається, що сила, прикладена до об’єкта, дорівнює його масі, помноженій на прискорення, яке викликає сила. У символах це:
F = ma
Одиницею сили є Ньютон - щоб визнати особу, яка його визначила, - це скорочений спосіб сказати квадрат кілограмів в секунду (кг м / с2). Якщо у вас маса 1 кг, і ви хочете прискорити її на 1 м / с щосекунди, вам потрібно прикласти силу 1 Н.
Написання закону Ньютона таким чином допомагає з'ясувати зв'язок між силою та рухом:
Прискорення ліворуч повідомляє нам, наскільки щось рухається. Права сторона показує, що більша сила призводить до більшого руху, якщо маса об’єкта однакова. Якщо застосовується конкретна сила, це рівняння також показує, що величина прискорення залежить від маси, яку ви намагаєтесь перемістити. Більший, важчий об’єкт рухається менше, ніж менший, легший об’єкт, що зазнає поштовху однакового розміру. Якщо ви б'єте футбольний м'яч, він рухатиметься набагато більше, ніж якщо бити м'яч для боулінгу з однаковою силою.