3. Newtonovi zakoni. Primeri manifestacije Newtonovih zakonov v naravi in ​​uporaba teh zakonov v tehniki

Newtonov prvi zakon.Obstajajo takšni referenčni sistemi, glede na katere progresivno gibajoče telo ohranja svojo hitrost konstantno, če nanj ne delujejo druga telesa (ali pa so dejanja drugih teles kompenzirana). Ta zakon se pogosto imenuje zakon vztrajnosti ker se imenuje gibanje s konstantno hitrostjo s kompenzacijo zunanjih vplivov na telo vztrajnost.Newtonov drugi zakon.Sila, ki deluje na telo, je enaka zmnožku mase telesa in pospeška, ki ga daje ta sila. .
- pospešek je premo sorazmeren z delujočo (ali rezultantno) silo in obratno sorazmeren z maso telesa. Newtonov tretji zakon. Iz poskusov o interakciji teles sledi
, iz Newtonovega drugega zakona
in
, Zato
. Sile interakcije med telesi: usmerjene vzdolž ene ravne črte, enake velikosti, nasprotne smeri, delujejo na različna telesa(zato ne morejo uravnotežiti drug drugega), vedno delujejo v parih in imajo isto naravo. Newtonovi zakoni se izvajajo hkrati, omogočajo razlago vzorcev gibanja planetov, njihovih naravnih in umetnih satelitov. Sicer pa omogočajo napovedovanje trajektorij planetov, izračunavanje trajektorij vesoljskih plovil in njihovih koordinat v danem trenutku. V zemeljskih razmerah omogočajo razlago toka vode, gibanja številnih in raznolikih vozil (gibanje avtomobilov, ladij, letal, raket). Za vsa ta gibanja, telesa in sile veljajo Newtonovi zakoni.

4. Medsebojno delovanje teles: gravitacija, prožnost, trenje. Primeri manifestacije teh sil v naravi in ​​tehniki

Poskusi z različnimi telesi kažejo, da pri medsebojnem delovanju dveh teles dobita pospeški, usmerjeni v nasprotni smeri. V tem primeru je razmerje absolutnih vrednosti pospeškov medsebojno delujočih teles enako obratnemu razmerju njihovih mas
. Običajno se izračuna pospešek enega telesa (tistega, katerega gibanje preučujemo). Vpliv drugega telesa, ki povzroči pospešek, na kratko imenujemo s silo. V mehaniki se upošteva sila gravitacija, sila elastičnost in moč trenje. Gravitacija je sila, s katero Zemlja privlači k sebi vsa telesa, ki so blizu njene površine (
). Gravitacijska sila deluje na samo telo in je usmerjena navpično navzdol (slika 1a). Elastična sila nastane, ko je telo deformirano (slika 1 b) usmerjena je pravokotno na kontaktno površino medsebojno delujočih teles. Elastična sila je sorazmerna z raztezkom:
.Znak “-” pomeni, da je elastična sila usmerjena v smeri, nasprotni raztezku, k - togost (vzmeti) je odvisna od njegovih geometrijskih dimenzij in materiala. Sila, ki se pojavi na mestu stika teles in preprečuje njihovo relativno gibanje, se imenuje sila trenja.Če telo drsi po katerikoli podlagi, potem njegovo gibanje ovira sila drsnega trenja
, kjer je N reakcijska sila nosilca (slika 2), m je koeficient drsnega trenja. Sila drsnega trenja je vedno usmerjena proti gibanju telesa. Gravitacijska sila in elastična sila so sile, ki so odvisne od koordinat medsebojno delujočih teles. Sila trenja je odvisna od hitrosti telesa, ni pa odvisna od koordinat. Tako v naravi kot v tehniki se te sile pojavljajo sočasno ali v parih. Na primer, sila trenja se poveča, ko se poveča sila gravitacije. V vsakdanjem življenju pogosto povečamo koristno trenje, škodljivo pa oslabimo (uporabimo mazanje, drsno trenje zamenjamo s kotalnim).

Trije zakoni sira Isaaca Newtona opisujejo gibanje masivnih teles in njihovo medsebojno delovanje.

Čeprav se nam Newtonovi zakoni danes morda zdijo očitni, so pred več kot tremi stoletji veljali za revolucionarne.

Vsebina:

Newton je morda najbolj znan po svojem delu o gravitaciji in gibanju planetov. Newton, ki ga je poklical astronom Edmond Halley, potem ko je priznal, da je nekaj let prej izgubil dokaz o eliptični orbiti, je svoje zakone objavil leta 1687 v svojem izvirnem delu Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Matematični principi naravne filozofije), v katerem je formaliziral opis kako se masivna telesa premikajo pod vplivom zunanjih sil.

Pri oblikovanju svojih treh zakonov je Newton poenostavil privlačnost do masivnih teles in jih obravnaval kot matematične točke brez velikosti ali rotacije. To mu je omogočilo, da je zanemaril dejavnike, kot so trenje, zračni upor, temperatura, lastnosti materiala itd., in se osredotočil na pojave, ki jih je mogoče opisati izključno z maso, dolžino in časom. Zato teh treh zakonov ni mogoče uporabiti za opis natančnosti obnašanja velikih togih ali deformabilnih predmetov. Vendar v mnogih primerih zagotavljajo ustrezne natančne približke.

Newtonovi zakoni

Newtonovi zakoni se nanašajo na gibanje masivnih teles v inercialnem referenčnem sistemu, včasih imenovanem Newtonov referenčni okvir, čeprav Newton sam ni nikoli opisal takšnega okvira. Inercialni referenčni okvir lahko opišemo kot tridimenzionalni koordinatni sistem, ki je stacionaren ali enakomerno linearen, torej ne pospešuje niti se ne vrti. Ugotovil je, da je gibanje v takem inercialnem referenčnem okviru mogoče opisati s tremi preprostimi zakoni.

Newtonov prvi zakon gibanja

Pravi: Če na telo ne delujejo sile ali je njihovo delovanje kompenzirano, potem to telo miruje ali se giblje enakomerno premočrtno. To preprosto pomeni, da se stvari ne morejo začeti, ustaviti ali spremeniti smeri same od sebe.

Za takšno spremembo je potrebna sila, ki deluje nanje od zunaj. To lastnost masivnih teles, da se upirajo spremembam v svojem gibanju, včasih imenujemo vztrajnost.

V sodobni fiziki je prvi Newtonov zakon običajno formuliran takole:

Obstajajo taki referenčni sistemi, imenovani inercialni, glede na katere so materialne točke, kadar nanje ne delujejo sile (ali delujejo medsebojno uravnotežene sile), v stanju mirovanja ali enakomernega premočrtnega gibanja.

Newtonov drugi zakon gibanja

Opisuje, kaj se zgodi z masivnim telesom, ko nanj deluje zunanja sila. Pravi: Sila, ki deluje na predmet, je enaka masi tega predmeta njegovega pospeška. To je v matematični obliki zapisano kot F = ma, kjer je F sila, m masa, a je pospešek. Krepke črke pomenijo, da sta sila in pospešek vektorski količini, kar pomeni, da imata tako velikost kot smer. Sila je lahko ena sama sila ali pa je lahko vektorska vsota več kot ene sile, ki je skupna sila po združitvi vseh sil.

Ko na masivno telo deluje konstantna sila, le-to pospešuje, to je spreminjanje hitrosti s konstantno hitrostjo. V najpreprostejšem primeru sila, ki deluje na mirujoč predmet, povzroči pospešek v smeri sile. Če pa je predmet že v gibanju ali če si situacijo ogledamo iz premikajočega se referenčnega sistema, se lahko zdi, da to telo pospešuje, upočasnjuje ali spreminja smer, odvisno od smeri sile in smeri, v katerih sta predmet in referenčna točka. okvir se premika relativno drug glede na drugega.

V sodobni fiziki je Newtonov drugi zakon običajno formuliran takole:

V inercialnem referenčnem sistemu je pospešek, ki ga prejme materialna točka s konstantno maso, premo sorazmeren z rezultanto vseh sil, ki delujejo nanjo, in obratno sorazmeren z njeno maso.

S primerno izbiro merskih enot lahko ta zakon zapišemo kot formulo:

Newtonov tretji zakon gibanja

Pravi: Za vsako dejanje obstaja enaka in nasprotna reakcija. Ta zakon opisuje, kaj se zgodi s telesom, ko deluje s silo na drugo telo. Sile vedno prihajajo v parih, tako da ko eno telo potiska drugo, drugo telo enako močno potiska nazaj. Na primer, ko potiskate voziček, se ta odriva od vas; ko potegneš za vrv, pade vrv nazaj nate; ko te gravitacija potegne proti tlom, te tla potisnejo in ko raketa za seboj vžge svoje gorivo, izpušni plini, ki se širijo, potisnejo raketo, kar povzroči njeno pospeševanje.

Če je en predmet veliko, veliko masivnejši od drugega, zlasti v primeru, ko je prvi predmet zasidran na Zemljo, se praktično ves pospešek prenese na drugi objekt, pospešek prvega predmeta pa lahko varno zanemarimo. Na primer, če bi žogo vrgli proti zahodu, vam ne bi bilo treba upoštevati, da ste dejansko povzročili, da se je Zemlja vrtela hitreje, ko je bila žoga v zraku. Če pa ste na kotalkah in mečete kroglo za balinanje, se boste začeli premikati nazaj z opazno hitrostjo.

V sodobni fiziki je Newtonov tretji zakon običajno formuliran takole:

Materialne točke medsebojno delujejo s silami iste narave, usmerjenimi vzdolž ravne črte, ki povezuje te točke, enake velikosti in nasprotne smeri:

Trije zakoni so bili preizkušeni z neštetimi poskusi v zadnjih treh stoletjih in se še danes pogosto uporabljajo za opisovanje vrst predmetov in hitrosti, ki jih srečamo v Vsakdanje življenje. Tvorijo osnovo tega, kar je danes znano kot klasična mehanika, namreč preučevanje masivnih objektov, ki so večji od zelo majhnih lestvic, ki jih obravnava kvantna mehanika, in ki se gibljejo počasneje od zelo visokih hitrosti relativistične mehanike.

OPREDELITEV

Izjava tretjega Newtonovega zakona. Dve telesi delujeta eno na drugo enako po velikosti in nasprotno smerno. Te sile so enake fizične narave in so usmerjene vzdolž ravne črte, ki povezuje njihove točke delovanja.

Opis tretjega Newtonovega zakona

Na primer, knjiga, ki leži na mizi, deluje na mizo s silo, ki je neposredno sorazmerna z njeno lastno in je usmerjena navpično navzdol. V skladu s tretjim zakonom Newtona miza istočasno deluje na knjigo z popolnoma enako silo, vendar ni usmerjena navzdol, ampak navzgor.

Ko jabolko pade z drevesa, je Zemlja tista, ki deluje na jabolko s silo svojega gravitacijskega privlaka (zaradi česar se jabolko enakomerno pospešeno giblje proti površju Zemlje), hkrati pa jabolko z enako silo privlači k sebi tudi Zemljo. In to, da se nam zdi, da jabolko pade na Zemljo in ne obratno, je posledica. Masa jabolka v primerjavi z maso Zemlje je neprimerljivo majhna, zato je jabolko tisto, ki je opazno očem opazovalca. Masa Zemlje je v primerjavi z maso jabolka ogromna, zato je njen pospešek skoraj neopazen.

Podobno, če brcnemo žogo, nas žoga vrne nazaj. Druga stvar je, da ima žoga veliko manjšo maso od človeškega telesa, zato se njen udarec praktično ne čuti. Če pa brcnete težko železno kroglo, se odziv dobro čuti. Pravzaprav vsak dan večkrat "brcnemo" zelo, zelo težko žogo – naš planet. Pritiskamo jo z vsakim korakom, le da pri tem ne odleti ona, ampak mi. In vse zato, ker je planet v masi milijonkrat večji od nas.

Tako tretji Newtonov zakon pravi, da se sile kot merilo medsebojnega delovanja vedno pojavljajo v parih. Te sile niso uravnotežene, saj vedno delujejo na različna telesa.

Newtonov tretji zakon velja samo v in velja za sile katere koli narave.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2

telovadba

Primerjajte modula pospeška dveh kroglic enakega polmera med interakcijo, če je prva kroglica iz jekla, druga pa iz svinca.

rešitev

Naredimo risbo Sila udarca, s katero druga krogla deluje na prvo: in sila udarca, s katero prva krogla deluje na drugo: Po tretjem Newtonovem zakonu sta si ti sili nasprotni smeri in enaki po velikosti, zato se lahko zapiše. V znameniti igri vlečenja vrvi delujeta obe strani druga na drugo (skozi vrv) z enakimi silami, kot izhaja iz zakona akcije in reakcije. To pomeni, da ne zmaga tista stranka, ki močneje vleče, ampak tista, ki se bolj nasloni na Zemljo (vleči vrv). riž. 72. Konj se bo premaknil in nosil naložene sani, ker s strani ceste na njegova kopita delujejo večje sile trenja kot na spolzke tekače sani. Kako razložiti, da konj vleče sani, če, kot izhaja iz zakona akcije in reakcije, sani vlečejo konja nazaj z enakim modulom sile, kot konj vleče sani naprej (sila)? Zakaj te sile niso uravnotežene? Dejstvo je, da, prvič, čeprav so te sile enake in neposredno nasprotne, delujejo na različna telesa, in drugič, sile s strani ceste delujejo tudi na sani in na konja (slika 72). Sila s strani konja deluje na sani, ki poleg te sile doživijo le majhno silo trenja tekačev na snegu; tako da se sani začnejo premikati naprej. Na konja poleg sile s strani sani, ki je usmerjena nazaj, delujejo sile s strani ceste, na katero se opira z nogami, sile, ki so usmerjene naprej in so večje od sile s strani sani. Zato se tudi konj začne premikati naprej. Če konja postavite na led, bo sila zaradi spolzkega ledu nezadostna in konj ne bo premaknil sani. Enako se bo zgodilo z zelo naloženim vozom, ko konj, tudi če stoji na nogah, ne bo mogel ustvariti zadostne sile, da bi voz premaknil z mesta. Ko konj premakne sani in se vzpostavi enakomerno gibanje sani, bo sila uravnotežena s silami (prvi Newtonov zakon). Podobno vprašanje se pojavi pri analizi gibanja vlaka pod delovanjem električne lokomotive. In tukaj, kot v prejšnjem primeru, je gibanje možno le zaradi dejstva, da poleg sil interakcije med vlečnim telesom (konj, električna lokomotiva) in "prikolico" (sani, vlak) vlečno telo nanj vplivajo sile, usmerjene s strani ceste ali tirnic.naprej. Na popolnoma spolzki podlagi, s katere se je nemogoče "odriniti", se niso mogle premakniti niti sani s konjem, niti vlak, niti avto. riž. 73. Ko se epruveta z vodo segreje, zamašek leti v eno smer, "pištola" pa se vrti v nasprotno smer. Newtonov tretji zakon vam omogoča izračun pojav povratnega udarca ob odpuščanju. Na voziček namestimo model topa, ki deluje s pomočjo pare (slika 73) ali s pomočjo vzmeti. Najprej naj voziček počiva. Ob izstrelitvi "projektil" (pluta) leti v eno smer, "pištola" pa se vrne nazaj v drugo. Odsun puške je posledica odboja. Odsun ni nič drugega kot protiukrep s strani izstrelka, ki po tretjem Newtonovem zakonu deluje na pištolo, ki izstreli izstrelek. Po tem zakonu je sila, ki deluje s strani izstrelka na izstrelek, vedno enaka sili, ki deluje s strani izstrelka na izstrelek, in je usmerjena nasproti nje. Tako sta pospeška, ki jih prejmeta top in izstrelek, usmerjena nasprotno in v absolutni vrednosti obratno sorazmerna z masama teh teles. Zaradi tega bosta izstrelek in top pridobila nasprotno usmerjeni hitrosti, ki sta v enakem razmerju. Hitrost, ki jo doseže izstrelek, označimo z , hitrost, ki jo doseže pištola, pa z , masi teh teles pa z oz. Potem Newtonov tretji zakon kaže, da je delovanje enega telesa na drugo vzajemno. Vendar pa pogosto vidimo (ali čutimo) delovanje, ki se razširi le na eno od obeh medsebojno delujočih teles, medtem ko dejanje na drugo telo ostane neopaženo. Po tretjem Newtonovem zakonu kamen vleče Zemljo z enako silo, kot Zemlja vleče kamen. Ko kamen torej pade, se tako on kot Zemlja pospešeno premikata drug proti drugemu. Pospešek Zemlje pa je tolikokrat manjši od pospeška kamna, za kolikor je masa Zemlje večja od mase kamna. Zato pogosto opazimo samo eno silo interakcije z dvema - silo, ki deluje na kamen s strani Zemlje. In s podobnim modulom ostane sila, ki deluje na Zemljo s strani kamna, neopažena. Na koncu lekcije si lahko ogledate več primerov manifestacije Newtonovega tretjega zakona. 1. Pojav odboja. Sila, ki deluje na izstrelek s strani izstrelka, je po absolutni vrednosti enaka sili, ki deluje na izstrelek s strani izstrelka v trenutku strela. Pri avtomatskem strelnem orožju se za ponovno polnjenje orožja uporablja pojav odsuna. 2. Reaktivni pogon. Raketa z veliko hitrostjo vrže produkte zgorevanja goriva nazaj, nanje deluje z izjemno silo. Z enakim modulom, vendar usmerjenim naprej, produkti zgorevanja delujejo na raketo. 3. Medsebojno delovanje Zemlje in Sonca, Lune in Zemlje, gibanje planetov in drugih nebesnih teles. 4. Premiki vozil. Vprašanja študentov med predstavitvijo nove snovi 1. Ali stalna sila povzroči stalen pospešek? 2. Kako je modul pospeška odvisen od modula sile? 3. Kako je usmerjen pospešek telesa, če je znana smer delujoče sile? 4. Kakšno je razmerje med silama, s katerimi delujeta dve telesi? 5. Kaj imata skupnega dve sili, s katerimi delujeta dve telesi? 6. Kakšna je razlika med silama, s katerimi delujeta dve telesi? 7. Ali obstaja fizična razlika med akcijo in reakcijo? 8. Zakaj tretji Newtonov zakon imenujemo zakon interakcije? Utrjevanje preučenega gradiva 1. Vadite reševanje problemov 1. Telo z maso 2 kg, ki se giblje proti jugu, spremeni hitrost svojega gibanja pod delovanjem konstantne sile 10 N, usmerjene proti severu. Izračunaj modul in določi smer pospeška telesa. Opišite naravo gibanja telesa. 2. Pod delovanjem sile 15 kN se telo giblje premočrtno tako, da se njegova koordinata spreminja po zakonu x = -200 +9 t-3t2. Izračunaj maso telesa. 3. Projekcija hitrosti telesa, ki se giblje premočrtno vzdolž osi Ox, se spreminja po zakonu vx-5-2t. Izračunaj gibalno količino telesa in impulz sile 1 s in 4 s po začetku gibanja, če je masa telesa 3 kg. 4. Majhen čoln se z vrvjo pritegne k ladji. Zakaj se ladja ne premika proti čolnu? 5. Moški, ki tehta 60 kg, stoji na drsalkah in vrže žogico z maso 3 kg proč od sebe, pri čemer ji da vodoravni pospešek 10 m/s2. Kakšen je pospešek osebe same? 6. Dve osebi vlečeta vrv v nasprotnih smereh, pri čemer vsak deluje s silo 100 N. Ali pa se bo vrv zlomila, če zdrži napetost, ki ne presega 190 N? Podobna vsebina Astralno Registracija zakonske zveze med muslimanom in kristjanom - ali je takšna zveza možna? Astralno Poroka muslimanke s predstavnikom druge vere (kristjan, jud) Astralno Seks enkrat na mesec in armenska tašča: razkritja Rusinj o poroki z Armenci KULTURA Fatva glede dovoljenosti poroke z ženskami 2021-11-30 03:12:59 In dosledno upoštevajte vsa njena navodila. Je najstarejša med ženskami v družini. Nima pravice govoriti z njo po lastni volji, samo takrat, ko ona sama govori z njo. Dovoljenje za... Kako deklici dati kompliment v verzih, s svojimi besedami, prek SMS-a in njene fotografije 2021-11-30 03:12:59 Ni skrivnost, da ženske ljubijo z ušesi. Ženske vseh starosti obožujejo lepe besede, naslovljene nanje, saj navdihujejo, dvigujejo samozavest in se počutijo kot prave kraljice. Skupaj... Mož ne mara otroka: kaj storiti 2021-11-30 03:12:59 Dober dan, dragi gostje in člani spletnega mesta! Moje ime je Yana. Stara sem 20 let, poročena sem dve leti. Moj mož ima 22 let. Čudovit je, zelo se imava rada in nikoli si nisem mislila, da imam z njim ... Se sprašujete, ali bi se morali poročiti? 2021-11-30 03:12:59 »Sem mlada, lepa, uspešna, sama se preživljam in dobro. Imam veliko hobijev, lepo stanovanje in drag avto. Tudi v postelji sem super. Ampak ne najdem človeka. Dvignjen... Poročiti se s tujcem - odrešitev ali past 2021-11-30 03:12:59 Čari zakonske zveze s tujcem iz prve roke - 9 zgodb ruskih žensk o življenju v "tujem" zakonu V naši dobi globalizacije se poročiti s tujcem in se celo preseliti v njegovo državo ni več ... O čem morate molčati, ko svojim prijateljem pripovedujete o svojem fantu 2021-11-30 03:12:59 Sreča je, če so v življenju ljudje, ki jim lahko zaupamo še bolj kot sebi, ki ne igrajo na naše strune, nas ne varajo in povedo le tisto, kar res mislijo. IN... Kaj storiti, če so starši proti fantu 2021-11-30 03:12:59 Kaj storiti, če so starši proti fantu? Nič nenavadnega ni, če fant ne prenese kritike staršev. Pravzaprav ti mama in oče želita najboljše. In imajo več izkušenj v odnosih ... Začasna preobrazba v dekle 2021-11-30 03:12:59 Imel sem prijatelja Sašo in bil je nekako čuden. V čem je bila ta nenavadnost, nikakor nisem mogel razumeti, dokler me učitelj ni poslal k njemu, zaskrbljen zaradi njegove dolge odsotnosti iz šole (tam je ... Smešne novoletne SMS čestitke vnukinji 2021-08-24 17:51:16 Draga vnukinja, sonce naše, Sreče ti - polna skleda, Naj Božiček v novo leto prinese! Čudovit praznik prihaja k nam na obisk. Civilna pokojnina za vojaške upokojence - ali je to mogoče? 2021-08-05 01:23:08 Vojska se lahko upokoji, preden doseže zakonsko določeno upokojitveno starost, zato prejme delovno dobo ali invalidnino. A tudi pri teh... IZBIRA UREDNIKA Ponovni izračun pokojnine za zaposlene upokojence Ali obstaja ponovni izračun pokojnine za zaposlene upokojence 2021-07-25 02:34:55 Kako hitro in enostavno narediti mak iz satenastih trakov: navodila po korakih Naredite sami cvet maka iz traku 2021-07-15 07:37:20 DIY decoupage sveč 2021-07-15 07:37:20 PRILJUBLJENI MATERIALI Kakšne nevarnosti prežijo na otroka na poti v šolo 2021-06-23 08:38:32 Otroški športni kamp 2021-06-12 18:46:57 Primeri uporabe tretjega Newtonovega zakona Praktična uporaba tretjega Newtonovega zakona 2021-05-22 23:06:04 KATEGORIJE Astralno vedeževanje Demonologija drugo Zarote Zaščita Številčna vrednost Numerologija NOVO Copyright 2023 Umetnost magije - vedeževanje. Zarote. Numerologija. Zaščititi. Znaki. Hiromantija. Psihiki. Kontakti z skrbnikom strani