Treoir do Dhlíthe Nua an tSeanaid ar Tairiscint

Tuiscint Dlíthe Nuaton ar Tairiscint: Treoir do Tosaitheoirí Comhlánaigh

Tá Newton ar Dlíthe na Tairiscint an buncharraige na Meicnic clasaiceach, ag soláthar na rialacha a rialaíonn conas a bogadh rudaí nuair a fórsaí gníomhú orthu. Le chéile ag Sir Isaac Newton sa 17ú haois, na trí dlíthe a mhíniú gach rud ó cén fáth a fhanann leabhar ar bord chun conas a sheoladh roicéad isteach sa spás. Cibé an bhfuil tú mac léinn ag cur do rang fisice chéad nó gairmiúil ag iarraidh a refresh eolas foundational, máistreacht na prionsabail atá riachtanach chun tuiscint ar an domhan fisiciúil. Sa treoir seo, beidh muid briseadh síos gach dlí i dteanga plain, iniúchadh a dhéanamh ar shamplaí fíor-domhan, agus a thaispeáint cén fáth go bhfanann léargas Newton i eolaíocht fíor-riachtanach.

Comhthéacs Stairiúil: Conas a Athraigh Newton Fisic

Roimh Newton, tháinig an dearcadh atá ann faoi láthair tairiscint ó Aristotle, a chreid go rudaí a tháinig go nádúrtha chun sosa mura rud é go raibh fórsa a bhrú go leanúnach orthu. Galileo Galilei dúshlán an smaoineamh seo le turgnaimh ar planes claonta, breathnú ar go bhfuil rudaí i tairiscint claonadh chun fanacht i tairiscint má tá cuimilte íoslaghdú. Newton sintéise na tuairimí agus a chuid oibre féin isteach sa Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica] (1687), áit a d'fhoilsigh sé an trí rún chomh maith leis an dlí uilíoch.

Newton ranníocaíocht a bhí réabhlóideach mar gheall ar sholáthair sé quantitative, creat tuartha le haghaidh tairiscint. In ionad cur síos ar tairiscint cáilíochtúil, a chuid dlíthe a cheadaítear eolaithe a ríomh go díreach conas a bheadh fórsa athrú treoluas rud ar. an gcur chuige matamaiticiúil a leagtar ar an obair talamh don Réabhlóid Tionscail, fisic nua-aimseartha, agus fiú taiscéalaíocht spás. Is féidir leat níos mó a léamh faoi mhodhanna saol Newton agus ag Encyclopedia of Philosophyos nó insamhaltaí idirghníomhacha iniúchadh ag

An Chéad Dlí Nua i gCeist: An Dlí na Inertia

Newton's First Law stáit: "Tá rud ag fanacht ar chuid eile ag fanacht, agus rud i tairiscint tréimhsí ag gluaiseacht ag gluaiseacht leis an luas céanna agus sa treo céanna, ach amháin má ghníomhaigh ar aghaidh ag fórsa seachtrach unbalanced. "] Tá an mhaoin an ábhair ar a dtugtar inertia-an fhriotaíocht aon rud fisiciúil a athrú ar a staid gluaiseachta.

Cad é Inertia Modhanna Really

I dtaithí laethúil, feicimid rudaí slowing síos agus stop an t-am: stopann liathróid rollta mar gheall ar cuimilte, leabhar sleamhnáin ar deasc stadanna mar gheall ar friotaíocht aeir agus frithchuimilte dromchla. Ach insíonn an Chéad Dlí dúinn go má d'fhéadfaí tú a bhaint gach fórsaí seachtracha (friction, tarraing, domhantarraingt, etc), bheadh rud a choinneáil ag bogadh go deo i líne dhíreach ag luas leanúnach. Is é seo a idéalachú Coincheapthabhála] a leagann béim ar an iompar bunúsach ábhar.

Tá baint dhíreach ag Inertia le mais. Tá an mais níos mó ag rud, an níos táimhe ina seilbh, agus an níos deacra tá sé chun tús a chur leis ag gluaiseacht nó é a stopadh ag gluaiseacht uair amháin. Mar shampla, tá sé i bhfad níos éasca rothar a bhrú ná carr toisc go bhfuil an carr i bhfad níos mó níos mó.

Samplaí Laethanta den Chéad Dlí

Seatbelts:[] Nuair a stopann carr go tobann, leanann do chorp ag bogadh ar aghaidh mar gheall ar táimhe. Soláthraíonn a seatbelt an fórsa seachtrach is gá chun stop a chur leat go sábháilte.
A trick éadaí:[] Má yank tú éadaí boird go tapa, na miasa fós i bhfeidhm toisc nach bhfuil an fórsa cuimilte raibh am chun gníomhú-fanacht siad ag an gcuid eile mar gheall ar táimhe.
Ag ligean do chothromaíocht ar bhus:[ Nuair a luasghéaraíonn bus go tobann, bíonn do chorp ag fanacht ar an gcuid eile i gcoibhneas leis an talamh, is cúis leat a lurch siar.

Príomhléargais ón Chéad Dlí

Cuspóirí a dhéanamh Ní mór]] fórsa a choinneáil ag gluaiseacht-de dhíth orthu fórsa a athraithe a n-iarratas.
Níl Inertia fórsa; tá sé ina mhaoin de ábhar.
Sainmhíníonn an dlí fráma inmheánach tagartha[]- fráma ina bhfuil an dlí fíor. I frámaí luasghéarú (cosúil le carousel rothlach), fórsaí bhréige le feiceáil.

Dara Dlí Nua an Tairiscint: An Dlí na Luathaithe

Newton Dara Dlí Soláthraíonn an caidreamh matamaiticiúla idir bhfeidhm, mais, agus luasghéarú: F[FLT: 1]]líon] = m × a]. Anseo, F_net Is é an fórsa seachtrach glan ag gníomhú ar réad (arna thomhas i nuachtainí, N), m mais an réad ar (kg), agus tá a luasghéarú (m / s2). Insíonn an dlí dúinn go beacht cé mhéad rud a bheidh luas, mall síos nó athrú treo.

Briseadh síos an Foirmle

F_]]]líon]] Is é an tsuim veicteoir gach fórsaí ag gníomhú ar an réad. Má fórsaí il bhrú i dtreonna éagsúla, chinneann an fórsa glan an tairiscint.
m]] Is é an rud ar mais inmheánach-a thomhas cé mhéad a chuireann sé in aghaidh luasghéaruithe.
a]]] Is é an luasghéarú, a pointí sa treo céanna leis an bhfeidhm glan.

Fógra go deir an dlí luasghéarú Is é comhréireach go díreach le fórsa glan: dúbailte an fórsa, agus tú dúbailte an luasghéarú (don mais chéanna). Os a choinne sin, Is luasghéarú ) i gcomparáid comhréireach le mais: dúbailte an mais, agus halves luasghéarú (don fórsa céanna).

Iarratais Phraiticiúla

Dearadh eitic:[] Innealtóirí úsáid F = ma a ríomh ar an bhfeidhm inneall is gá chun luas a chur le carr ó 0 go 60 mph laistigh de thréimhse áirithe.
)Sports:[] Tá feidhm ag pitcher baseball le liathróid thar achar gearr. Trí mhéadú ar an bhfeidhm (arm níos láidre) nó laghdú ar an mais (liathróid níos éadroime), an luasghéarú-agus dá bhrí sin an luas deiridh-increases.
málaí:[] Le linn imbhuailte, imscarann mála aeir chun an t-am a bhfuil an fórsa i bhfeidhm a mhéadú, ag laghdú an luasghéarú (agus dá bhrí sin an fórsa) ar an áititheoir. Is é seo an t-iarratas díreach F = ma: ciallaíonn am níos faide meán fórsa níos lú don athrú céanna i móiminteam.
Rudaí:[] Soláthraíonn Domhantarraingt fórsa leanúnach síos ([[]]]]mg), mar sin gach rud in aice le dromchla dlús ag g Δ is cuma 9.8 m / S2]]]]]]] de mhais, neamhaird a dhéanamh ar fhriotaíocht aeir. Sin an fáth a thagann cleite agus casúr le chéile ar an Ghealach.

Sampla Ríomha Choiteann

Soláthairtí bhrúigh tú 10 kg bosca le fórsa cothrománach glan de 50 N. Is é an luasghéarú a = F / m = 50 N / 10 kg = 5 m / s2. Má dúbailte tú an fórsa a 100 N, thiocfaidh chun luasghéarú 10 m / s2. Má choinníonn tú an fórsa ag 50 N ach dúbailte an mais go 20 kg, titeann luasghéarú go 2.5 m / s2.

Do math níos doimhne agus uirlisí insamhalta, seiceáil amach threoracha Acadamh Khan ar an Dara Dlí Newton.

Tríú Dlí Nua ar Tairiscint: An Dlí na Gníomhaíochta agus Imoibriú

Deir Tríú Dlí Newton: "I gcás gach gníomh, tá imoibriú comhionann agus os coinne. " Ciallaíonn sé seo go bhfuil fórsaí i gcónaí i mbeirteanna. Nuair a bhíonn réad A bhfeidhm ar réad B, rud B ag an am céanna ag feidhmiú ar fórsa de mhéid comhionann agus treo os coinne ar réad A.

Péirí Gníomhaíochta-Reaction a shoiléiriú

Tá sé ríthábhachtach a thuiscint go bhfuil an dá fórsaí i ngníomh-imirt péire gníomhú ar rudaí éagsúla. Ní chuireann siad ar ceal a chéile amach mar gheall ar a théann siad i bhfeidhm ar chomhlachtaí ar leith. Mar shampla, nuair a bhrú tú i gcoinne balla, pushes an bhalla ar ais leis an bhfeidhm chéanna. An fórsa a dhéanann tú iarratas ar an mballa nach bhfuil faoi deara tú a bhogadh; tá sé an balla ar fórsa imoibriú ar tú go pushes tú ar gcúl.

Samplaí fíor-World

Ag iarraidh:[] do chos pushes siar ar an talamh; pushes an talamh ar aghaidh ar do chos.
Swimming:[] bhrúigh tú uisce ar gcúl; bhrúnn an t-uisce tú ar aghaidh.
Rocket tiomáint:[] Díbirt roicéad gáis sceite síos; na gáis sceite bhrú ar an roicéad suas. Oibríonn sé seo i bhfolús an spáis toisc nach bhfuil aon aer seachtrach ag teastáil - is é an péire gníomh-imoibriú idir an roicéad agus a sceite féin.
Ag iarraidh liathróid:[] Baineann do chos bhfeidhm ar an liathróid, ag tiomáint ar aghaidh é; baineann an liathróid fórsa comhionann ar ais ar do chos (a bhraitheann tú mar Sting).

Cén fáth nach bhfuil Pairs Gníomhaíochta-Reaction Cealaigh

Go leor mac léinn a cheapann go dhearmad má tá gach gníomh ar imoibriú comhionann os coinne, ansin gach fórsaí ar ceal agus is féidir aon rud a luathú riamh. Tá an earráid i forgetting go bhfuil an dá fórsaí gníomhú ar rudaí éagsúla[]. Is é an fórsa glan ar aon rud amháin suim na fórsaí ag gníomhú di ar an réad sin. Maidir leis an talamh chun dlús a chur leat, ní mór é a bhrú ar tú-agus go bhfuil an fórsa an t-imoibriú do bhrú ar an talamh. Ní dhéanann an talamh luathú suntasach toisc go bhfuil a mais ollmhór, mar sin táirgeann an fórsa céanna ar sé luasghéarú.

Míbhuntáistí agus Clarifications Coiteann

Tá dlíthe Newton ar misunderstood go minic mar gheall ar téacsleabhair shimpliú iad nó toisc go n-áirítear ár dtaithí laethúil fórsaí cosúil le frithchuimilte agus friotaíocht aeir a masc an iompar idéalach. Seo roinnt miotais leanúnach, cheartú:

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).

Cén fáth go bhfuil Dlíthe Newton ar Fós Riachtanach Sa lá atá inniu

Ní dlíthe Newton ar fiosrachtaí stairiúla amháin. Foirm siad an bonn le haghaidh disciplíní innealtóireachta is mó, ó anailís struchtúrtha go robotics. Nuair a dhearadh tú droichead, ríomh tú na fórsaí ar gach bhíoma ag baint úsáide as dlíthe Newton. Nuair a chláraíonn tú insamhalta le haghaidh cluiche físeán, úsáideann an t-inneall fisice de ghnáth Meicnic Newtonian. Fiú gníomhaireachtaí spás úsáid na dlíthe seo chun trajectories a bhreacadh le haghaidh spásárthaí, cé go gcuireann siad ceartúcháin athlativistic do cruinneas mhór.

Thairis sin, tá dlíthe Newton geata chun fisice níos doimhne. Mar thoradh orthu go díreach ar na prionsabail a bhaineann le caomhnú móiminteam (díothaithe ón Dlí Tríú) agus caomhnú fuinnimh (tríd an teoirim oibre-fhuinneamh, a eascraíonn as an Dlí Dara).

Teorainneacha: Nuair nach bhfuil Dlíthe Newton Iarratas

Cé go bhfuil sé thar a bheith cumhachtach, níl dlíthe Newton uilíoch i ngach cás. Briseann siad síos i dtrí córais bunscoile:

luasanna ard:[] Nuair a cur chuige rudaí an luas an tsolais, tá teoiric Einstein ar athlativity speisialta ag teastáil.
réimsí imtharraingthe láidre:[] In aice le poill dubh nó i na Cruinne ar fad ar scálaí móra, cur síos ar athbhraíocht ghinearálta meáchanlár mar curvature de spacetime.
scálaí beaga:[] Ag leibhéil adamhach agus fo-adamhach, rialaíonn meicnic chandamach iompar.

Mar sin féin, don chuid is mó de na feiniméin-carranna laethúil, spóirt, tógáil tógála, córais aimsire, agus fiú orbits satailíte-Newton ar dlíthe atá cruinn agus go leor.

Achoimre ar na Trí Dlíthe

An Chéad Dlí (Táimhe):] Cuspóirí seasamh in aghaidh athruithe ar gluaiseacht. Fanann comhlacht ag an gcuid eile; comhlacht i tairiscint aonfhoirmeach tréimhsí ag gluaiseacht mura rud é go gníomhartha fórsa seachtrach glan ar sé.
Dara Dlí (Force & Luasghéarú):[]] Is ionann an fórsa glan ar réad mais an réad arna iolrú faoina luasghéarú (F = m × a).
Tríú Dlí (Gníomhartha):[] I gcás gach fórsa a d'imir ag réad A ar réad B, rud B saothar fórsa comhionann agus os coinne ar réad A. Feidhmíonn na fórsaí ar chomhlachtaí éagsúla.

Máistreacht na trí dlíthe osclaíonn an doras chun tuiscint a fháil ar conas gach rud ó úll ag titim go bogann carr rásaíocht. Cibé an bhfuil tú ag dul i ngleic le fadhbanna obair bhaile, a dhearadh meaisín, nó go simplí aisteach faoi cén fáth doirte caife nuair a coscáin tú go tobann, a chur ar fáil dlíthe Newton ar an míniú soiléir, matamaiticiúla.

Chun tuilleadh léitheoireachta a fháil, tá míniú den scoth ag an NASA Glenn Research Center[, agus cuireann an t-iontráil Britannica doimhneacht stairiúil.