Зміст
- TL; DR (Занадто довго; Не читав)
- Перший закон Ньютона: незбалансовані сили та рух
- Другий закон Ньютона: що таке сила?
Ісаак Ньютон дав найкращий опис зв’язків між силою і рухом у своїх трьох відомих законах, а вивчення їх є важливою частиною вивчення фізики. Вони розповідають, що відбувається при застосуванні сили до маси, а також визначають ключове поняття сили. Якщо ви хочете зрозуміти взаємозв'язок сили і руху, перші два закони Ньютона є найважливішими, які слід врахувати, і їх легко зрозуміти. Вони пояснюють, що будь-яка зміна від переміщення до не рухається або навпаки вимагає неврівноваженої сили і що кількість руху пропорційна величині сили і обернено пропорційна масі об'єкта.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Якщо сили немає, або якщо єдині сили ідеально врівноважені, об’єкт або залишатиметься нерухомим, або продовжує рухатися з точно такою ж швидкістю. Тільки неврівноважені сили викликають зміни швидкості об'єкта, включаючи зміну його швидкості з нуля (тобто нерухомої) на більш ніж нульову (рухається).
Перший закон Ньютона: незбалансовані сили та рух
Перший закон Ньютона говорить, що об’єкт буде або залишатися в спокої (не в русі), або в русі з тією ж швидкістю і точно в тому ж напрямку, якщо на нього не діятиме "неврівноважена" сила. Простіше кажучи, це говорить, що щось рухається лише в тому випадку, якщо щось інше штовхає його, і що речі лише зупиняються, змінюють напрямок або починають рухатися швидше, якщо щось наштовхує на це.
Розуміння значення "незбалансованої сили" пояснює цей закон. Якщо дві сили діють на предмет, одна штовхає його вліво, а друга штовхає вправо, вона рухатиметься лише в тому випадку, якщо одна з сил буде більша за іншу. Якщо вони мають однакову силу, об’єкт просто залишиться там, де він є.
Один із способів уявити це - подумати про набір ваг, з вагами по обидва боки від нього. Ваги тягне сила тяжіння, і єдине, що впливає на те, наскільки сила тяжіння їх тягне, - це яка маса. Якщо ви маєте однакову кількість маси з обох сторін, накип залишається нерухомим. Шкала рухається лише в тому випадку, якщо ви буквально зробите це незбалансованим за масою. Різниця мас означає, що сили, що діють на обидві сторони шкали, є неврівноваженими, і тому масштаб рухається.
Уявляти постійний рух з однаковою швидкістю важче, тому що ви не стикаєтесь із цим у повсякденному житті. Подумайте, що було б, якби у вас іграшковий автомобіль сидів на ідеально гладкій (без тертя) поверхні, і в кімнаті не було повітря. Автомобіль залишився б нерухомим, якщо його не штовхнули, як описано вище. Але що відбувається після поштовху? Немає тертя з поверхнею, щоб сповільнити її, і немає повітря, щоб сповільнити її. Поверхня врівноважує силу тяжіння (завдяки тому, що називається "нормальною реакцією", що стосується третього закону Ньютона), і немає сил, що діють на неї зліва чи справа. У цій ситуації автомобіль продовжував би їздити з однаковою швидкістю по поверхні. Якби поверхня була нескінченно довгою, автомобіль продовжував би рухатися з такою швидкістю назавжди.
Другий закон Ньютона: що таке сила?
Другий закон Ньютона визначає поняття сили. У ньому сказано, що сила, прикладена до предмета, дорівнює його масі, помноженій на прискорення, яке зумовлює сила. У символах це:
F = ma
Одиниця сили - це Ньютон, щоб визнати особу, яка її визначила, - що це скорочений спосіб сказати кілограми в секунду в квадраті (кг м / с2). Якщо у вас є маса 1 кг, і ви хочете прискорити її на 1 м / с щосекунди, потрібно застосувати силу в 1 Н.
Написання закону Ньютона таким чином допомагає з’ясувати зв’язок сили та руху:
a = F ÷ m
Прискорення зліва повідомляє нам про те, наскільки щось рухається. Права сторона показує, що більша сила призводить до більшого руху, якщо маса предмета однакова. Якщо застосовується певна сила, це рівняння також показує, що величина прискорення залежить від маси, яку ви намагаєтеся рухати. Більший, важчий предмет рухається менше, ніж менший, легший предмет, що піддається натисканню однакового розміру. Якщо ви б'єте футбольний м'яч, він рухатиметься набагато більше, ніж якщо ви б'єте м'яч для боулінгу з однаковою силою.