Una guia de l'espezner a les lleis de Newton de moviment

S'entenen les lleis de Newton Newton Newton Newtons de moviment: una guia de principiants completeutleutburgs

Newtons Newtons de moviment són les bases de mecànica clàssica, que proporcionen les normes que governen quan les forces actuen. Les fórmules de Sir Isaac Newton en el segle 17, aquestes tres lleis ho expliquen tot des del perquè un llibre es manté en una taula com un coet s' inicia a l' espai. Si vostè és un estudiant de la seva primera classe física o un professional que mira refrescar el coneixement de la fundació, dominar aquests principis és essencial per entendre el món físic. En aquesta guia, el qual es divideix a cada llei en un llenguatge pla, explorar exemples reals del món real, i mostrar per què els modes de Newtons de la ciència moderna i enginyeria.

Context històric: Com Newton va canviar Física

Abans de Newton, la visió prevalda de la moció va venir d'Aristole, que creia que els objectes naturalment van arribar a descansar a menys que una força contínuament els va empènyer. El Galileu Galilei va desafiar aquesta idea amb experiments aliants, observant que els objectes en moviment tendeixen a quedar- se en moviment si la fricció està minimitzada. Newton trebejada aquestes observacions i el seu propi treball en la llei [[FLT:] 0] HIsloophilep, Naturalispepea Matia[FLT:], on va publicar les tres lleis del moviment amb la llei universal de la gravetat.

Newtons qallis va ser revolucionari perquè va proporcionar una organització [[FLT: 0] [Cutitat, predir l' entorn de predir [[[[[FLT: 1] per al moviment. En comptes de descriure el moviment de forma subsistència, les seves lleis van permetre als científics calcular exactament com una força canviaria una velocitat d' objecte. Aquest enfocament matemàtic va posar el treball a la Revolució Industrial, física moderna i fins i tot l' exploració. Podeu llegir més sobre NewtonExclusions i mètodes a [FLT:] 2tanford Enciclopèdia de Philosp[ stop[ ship] +F3: o explorar la simulació interactiva [FLT]: [FT] ExpIRImpity=FT]. 000 simulació [FLT] [FLT].:].

Newton Newtons Primera llei de moviment: La llei de Inertia

Newtons=10] La resta de l' objecte a la resta, i un objecte en moviment es manté en moviment amb la mateixa velocitat i en la mateixa direcció, a menys que actua per una força externa desaparellada. INTP: 1] Aquesta propietat de matèria s' anomena [[FLT: 2] [F3] [Da] la resistència de qualsevol objecte físic per canviar en el seu moviment.

El que realment significa Inertia

En l' experiència diària, veiem els objectes alentint i aturar- los tot el temps: una bola de roda per la fricció, un llibre lliscant en un escriptori s' atura a causa de la resistència aire i la fricció de la superfície. Però la Primera llei ens diu que si podeu eliminar totes les forces externes (fricció, arrossega, gravetat, etc.), un objecte es podria moure per sempre en una línia directa a la velocitat. Això és un concepte [[FLT:]] idealualització [[FLT:] que ressalta el comportament fonamental de la matèria.

Inertia està directament relacionat amb massa.

Exemples de la primera llei cada dia

[[FLT: 0] Seabelts: [[[FLT:]]] Quan un cotxe de sobte s'atura, el teu cos continua avançant a causa de la inèrcia. Un cinturó proporciona la força externa necessària per aturar- vos amb seguretat.
[[FLT: 0] Un truc de estovalles: [[[FLT]] Si esgarrapa ràpidament una roba, els plats segueixen en lloc perquè la força de fricció ha tingut temps d'actuar a equadament es queden a la resta per a la inèrcia.
[[FLT: 0] Per tal de seguir el vostre balanç en un autobús: [[[FLT: 1]] Quan un autobús de sobte s'accelera, el teu cos tendeix a romandre en repòs relativa a la terra, causant que us torni a l' a muntar.

La clau Insights de la Primera llei

Els objectes fan [[FLT: 0] no [[[FLT: 1] necessita una força per a mantenir en moviment el Mr] necessiten una força a [[FLT:] 10]change [[[[FLT: 3]] el seu moviment.
Inertia no és una força, és propietat de la matèria.
La llei defineix un marc [[FLT: 0] [[FLT: 1]]] el marc on la llei conté certes forces. En l' acceleracions (com un caristíp girant), apareixen forces d' error.

Newtons La segona llei de moviment: la Llei d'acceleració

Newtons[ FLT: 1] La segona llei proporciona la relació matemàtica entre la força, la massa i l' acceleració: [[FLT:] +[[[FLT:] e[[[[[FLT:]]] = m× a[[[FLT:]]. Aquí, F[[[FLT: 4]]]]] és la força neta actuant sobre un objecte (mesurada en els nous límits, N), m és l' objecte ks (kg), i una acceleració (m/ ms2). Aquesta llei ens indica exactament quant un objecte s' aplicarà la velocitat, o quan s' apliquen una força.

Trencant la fórmula

[[FLT: 0] F[FLT: 1]net [[[[[[FLT:]]]]] [[[[[[FLT:]]] és el vector suma de totes les forces que actuen a l' objecte. Si hi ha diverses forces que empenyen en diferents direccions, la força net determina el moviment.
[[FLT: 0] m [[FLT: 1]] és l' objecte 2001- 2003 massa 2001-vidica una mesura de quant es resisteix a l' acceleració.
[[FLT: 0] a [[FLT: 1]] és l' acceleració, que apunta en la mateixa direcció que la força net.

Fixeu- vos que l' acceleració de la llei diu que [[FLT: 0] [[[[FLT: 1]] a la força net: doble la força, i dobleu l' acceleració (per la mateixa massa). D' altra manera, l' acceleració és [[FLT: 2] =[[[FLT: 3]] a massa: doblement la massa, i acceleració s' ha convertit (per la mateixa força).

Aplicacions Pràctiques

[[FLT: 0] Stearm: [[[FLT: 1] Els motors usen F = ma per calcular la força del motor necessària per accelerar un cotxe des de 0 a 60 mfh en una certa època.
[[FLT: 0] Sports: [[[FLT: 1] Un to de beisbol s' aplica a una bola durant una distància curta. En augmentar la força (el braç fort) o reduir la massa (pot· lícula llum), l' acceleració RULTIUIUI, per tant, la velocitat final de la tardor.
[[FLT: 0]Airbags: [[[FLT:] durant una col· lisions, una bossa d' aire col·loca per incrementar el temps en què s' aplica la força, reduint l' acceleració (i per tant la força) en l' ocupant. Aquesta és una aplicació directa de F = ma: una hora més llarga significa una força mitjana més petita per al mateix canvi en impuls.
[[FLT: 0] Falling objectes: [[FLT: 1] Gravetat proporciona una força constant cap avall ([[[[[[FLT: 2] mg[[FLT: 3]], de manera que tots els objectes a prop de la superfície de Earth huffs s' acceleran a [[FLT: 4] g[ 27] sense importar la massa, ignorant la resistència de l' aire. Per això el 2009 s' expandeix per què un martell i un martell s' agrupen a la Lluna.

Exemple de càlcul comú

Suposeu que empenteu una caixa 10 kg amb una força horitzontal de 50 N. L' acceleració és = F/ m = 50 N / 10 kg = 5 m/ s2. Si dobleu la força a 100 N, l' acceleració esdevé 10 m/ s2. Si manteniu la força a 50 N però dobleu la massa a 20 kg, l' acceleració baixa a m5/2.

Per a eines de matemàtiques i simulació més profundes, mireu [[FLT: 0]] L' Acadèmia khan 2001- 2003 guia a Newtondeus La Segona Llei [[FLT: 1].

Newtons La tercera llei de moviment: la Llei d'acció i Reacció

Newtons Newtons Tercera llei: [[FLT: 0]] Per a cada acció, hi ha una reacció igual i oposada. 255. 255. 0[FLT: 1] Això significa que les forces sempre existeixen en parells. Quan l' objecte Aclon una força a l' objecte B, l' objecte B fa un ús simultàniament una força igual de magnitud i direcció oposada a l' objecte A.

Claus d' acció de confiança

crucialment comprendre que les dues forces en un parell d' accions actuen [[FLT: 0]] [[FLT: 1]. No es cancel· lon les dues forces en un parell d' accions en un parell d' accions, quan empeny contra una paret, la paret empeny a la mateixa força. La força que s' aplica a la paret no provoca que es mogui; INCLOU la paret us força per a que us empeny cap enrere.

Exemples reals del món

[[FLT: 0] Walking: [[[FLT:] El peu empeny cap enrere a terra; la terra empeny cap endavant al peu. Això t' impulsa endavant.
[[FLT: 0] Swiming: [[[FLT:]] Has empenyut l'aigua cap enrere; l'aigua t' empeny cap endavant.
[[FLT: 0] Rocket propulsion: [[[FLT: 1] Un coet elimina gasos de dispositiu cap avall; els gasos de retorn empenyen cap amunt el coet. Això funciona en el buit de l' espai perquè no cal cap aire extern, la parella d' acció és entre el coet i el seu propi ajust de direcció.
[[FLT: 0]Kicking una bola: [[[FLT: 1] El vostre peu s' aplica a la bola, propulsant- la cap endavant; la bola s' aplica una força igual al peu (que sents com un cop).

Per què les parelles d'acció Don Evat Cancel· la

Molts estudiants es pensen erròniament que si cada acció té una reacció igual, llavors totes les forces cancel· laen i res no es pot accelerar mai. L' error menteix en oblidar que les dues forces actuen [[FLT: 0]] [[FLT: 1]. La força xarxa a qualsevol objecte és la suma de les forces que actuen [[FLT:]]]] que l' objecte [[FLT:]]]. Per a la terra a accelerar, ha d' empènyer a la força de Rhatixand que és la vostra pressió per empènyer al terra. La força no s' accelera perquè la seva massa enorme, de manera que la mateixa força produeix una acceleració descurable.

Conceptes comuns i correccions

Les lleis Newton Newton Newtons sovint es confonen perquè els llibres de text els simplifica o perquè la nostra experiència diària inclou forces com fricció i resistència aeri que emmaquen el comportament idealitzat.

Misconception	Correction
Objects in motion need a force to keep moving.	According to the First Law, objects maintain their velocity unless acted on by a net external force. Friction and air resistance are forces that slow them down.
Heavy objects fall faster than light ones.	In a vacuum, all objects fall at the same acceleration g because the gravitational force (mg) is proportional to mass, so the masses cancel in F=ma. Air resistance can cause different rates, but that’s a separate force.
Action and reaction forces cancel out, so no net motion is possible.	They act on different objects, so they don’t cancel for a single body. The net force on each object determines that object’s acceleration.
Newton’s laws are only true on Earth.	They apply anywhere in the universe, though they break down at very high speeds (near light speed) or very strong gravity (requiring relativity) and at atomic scales (requiring quantum mechanics).

Per què Newtons Laws encara éssencial avui

Les lleis Newtons no són només curiositats històrics. formen les bases per a la majoria de disciplines d' enginyeria, des de l' anàlisi estructural a robòtica. Quan dissenyes un pont, calculeu les forces a cada feix amb lleis Newtons. Quan esteu programant una simulació per a un videojoc, el motor de física normalment utilitza la mecànica Newtoniana. Fins i tot les agències espaieres usen aquestes lleis per a fer una trama per a la nau espacial, tot i que afegeixen correccions relatistes per a una precisió extrema.

A més, les lleis Newtons de Newton retruquen a la física més profunda.... ...que porten directament als principis de conservació de la Llei de tercera potència (a través del teorema d'energia, que prové de la segona llei).

Limitacions: Quan Newton Newton Newtons Laws Don eur- vos Aplica

Mentre que increïblement potent, Newton Newtons, les lleis no són universals en totes les situacions.

[[FLT: 0] Velocitats molt altes: [[[FLT:]] Quan els objectes s' apropen a la velocitat de la llum, l'Einstein https sobre la relativitat especial. Es necessiten les dilació i efectes de massa relativista.
[[FLT: 0] Hi ha un nivell molt fort de l' espai gravitacional: [[[FLT: 1] al voltant dels forats negres o a tot l' univers en grans escales, la relativitat general descriu la gravetat com a corbavatura de l' espai en temps.
[[FLT: 0] Molt petites escales: [[[FLT: 1] a nivells atòmics i subatòmics, la mecànica quàntica governa el comportament. La mecànica Newtoniana falla a explicar fenòmens com electrons orbitals i túnel quàntiques.

De totes maneres, per a la gran majoria dels fenòmens quotidrismcars, esports, construcció, sistemes meteorològics, i fins i tot les òrbites dels satèl·lit,Newton digitalment, són exactes i suficients.

Resum de les tres lleis

[[FLT: 0] La LleiFirst (Inertia): [[[FLT: 1] Objectes resisteixen els canvis en moviment. Un cos a la resta es queda a la resta; un cos en moviment uniforme es queda en moviment a menys que una força externa en pugui actuar.
[[FLT: 0] / Lamp Law (Extenció de l'amp;): [[FLT: 1] La força xarxa d' un objecte és igual a la massa de l' objecte multiplicada per la seva acceleració (F = m× a). Aquesta llei indica com les forces de moviment causen els canvis.
[[FLT: 0]Third Llei (Acció=\\\\ 1]Reacció): [[[FLT: 1] Per a cada força realitzada per objecte A, objecte B fa referència a una força igual i oposada a l' objecte A. Aquestes forces actuen en diferents cossos.

Les tres lleis obren la porta per entendre com tot de caure d'una poma a un cotxe de carreres. Si vostè requisifiqui els problemes de ma mare, dissenya una màquina, o simplement curiosa sobre per què es tracta de prendre el cafè quan es desactiven de sobte, les lleis Newton pstures proporcionen la clara i la explicació matemàtica.

Per a més informació, la entrada [FLT: 0- NOSA Glenn Research Center [[[FLT: 1] té una explicació excel·lent de principiant, i la [[FLT: 2] @ label: textbox