Kuelewa Sheria za Newton za Motion: Mwongozo Kamili wa Mwanzo

Newton's Sheria ya Motion ni msingi wa classical mechanics, kutoa sheria kwamba utawala jinsi vitu hoja juu yao. Kuandaliwa na Sir Isaac Newton katika karne ya 17, sheria hizi tatu kueleza kila kitu kutokana na nini kitabu anakaa juu ya meza ya jinsi roketi uzinduzi katika nafasi. Kama wewe ni mwanafunzi kuchukua yako ya kwanza fizikia darasa au mtaalamu kuangalia refreshal maarifa, mastering kanuni hizi ni muhimu kwa ajili ya kuelewa dunia ya kimwili. Katika mwongozo huu, sisi utakuwa kuvunja kila sheria katika wazi, kuchunguza mifano halisi ya dunia, na sayansi ya kisasa na kuendeleza Newton ya Newton.

Jinsi Newton Ilivyobadilisha Fizikia

Kabla ya Newton, mtazamo uliopo wa mwendo ulikuja kutoka kwa Aristotle, ambaye aliamini kwamba vitu vilikuja kwa kawaida isipokuwa nguvu iliendelea kusukuma kwao. Galileo Galilei alipinga wazo hili kwa majaribio juu ya ndege zinazoelekea, akiangalia kwamba vitu vinavyoendelea vinakuwa vinakaa mwendo ikiwa msuguano unapungua. Newton alichanganya uchunguzi huu na kazi yake mwenyewe katika FLT:[0Philosophiæ Naturalis Princi Mathematica) (1687), ambapo alichapisha sheria tatu za mwendo pamoja na sheria za mvuto wa ulimwengu mzima.

Mchango wa Newton ulikuwa wa kimapinduzi kwa sababu ulitoa mfumo wa kutabiri[[FLT: 1]] kwa mwendo. badala ya kuelezea mwendo kwa ubora, sheria zake ziliwaruhusu wanasayansi kuhesabu jinsi nguvu itakavyobadilisha mwendo wa kifaa. Mbinu hii ya hisabati iliweka msingi wa Mapinduzi ya Viwanda, fizikia ya kisasa, na hata utafutaji wa nafasi. Unaweza kusoma zaidi kuhusu maisha na mbinu za Newton katika velocity.[FLT:][Fford Encyclopedia ya Falsafa[FLT][F:3]

Sheria ya Newton ya Mwanzo ya Sheria ya Inertia

[TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Nini maana ya Intra

Katika uzoefu wa kila siku, tunaona vitu vinavyopungua chini na kuacha wakati wote: mpira unaozunguka unasimama kwa sababu ya msuguano, kitabu kinachozunguka kwenye vituo vya dawati kutokana na upinzani wa hewa na msuguano wa uso. Lakini Sheria ya Kwanza inatuambia kwamba ikiwa unaweza kuondoa vikosi vyote vya nje (udanganyifu, kuvuta, mvuto, nk), kitu kitaendelea kusonga milele katika mstari wa moja kwa moja kwa kasi ya mara. Hii ni [0FLT:] kanuni ya maadili ya maadili ya nje [FLT] ambayo inaonyesha msingi wa tabia.

Inertia ni moja kwa moja kuhusiana na molekuli. molekuli zaidi kitu ina, inertia zaidi inamiliki, na vigumu ni kuanza kusonga au kuacha ni mara moja kusonga. Kwa mfano, ni rahisi sana kushinikiza baiskeli kuliko gari kwa sababu gari ina inertia kubwa zaidi.

Mifano ya Sheria ya Kwanza ya Kila Siku

  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Maoni muhimu kutoka kwa sheria ya kwanza

  • Na wala si kwa sababu ya matendo yao maovu, bali kwa sababu ya matendo yao maovu.
  • Inertia sio nguvu; ni mali ya suala.
  • Sheria inafafanua sura ya kumbukumbu[FLT:][FLT:]]-mfumo ambapo sheria inashikilia kweli. katika kuharakisha sura (kama chombo kinachozunguka), vikosi vya uwongo huonekana.

Sheria ya Newton ya Pili ya Mwendo: Sheria ya Kuharakisha

Sheria ya Pili ya Newton hutoa uhusiano wa hisabati kati ya nguvu, wingi, na kuongeza kasi: [FLT:]F[FLT:]net[FLT: 2]] = m × a]. Hapa, F]net ni nguvu ya nje ya nje inayotenda kitu (iliyohifadhiwa katika newtons, N), m ni wingi wa kitu cha kitu (kg), na ni kuongeza kasi yake (m / s) sheria hii inatuambia jinsi gani cha kasi kinavyotuelekeza, kasi ya kitu, kinavyotumika kwa kasi, nguvu ya polepole, nguvu ya nguvu, ikitumiwa.

Kujiondoa kwa Formula

  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

[TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Maombi ya vitendo

  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  • Airbags:[FLT:] Wakati wa mgongano, airbag hupeleka ili kuongeza muda ambao nguvu inatumiwa, kupunguza kasi (na hivyo nguvu) kwenye occupant. Hii ni matumizi ya moja kwa moja ya F = ma: muda mrefu inamaanisha nguvu ndogo kwa mabadiliko sawa katika kasi.
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Mfano wa kawaida wa hesabu

Ikiwa unasukuma sanduku la kilo 10 na nguvu ya usawa wa wavu wa 50 N. Kuongeza kasi ni = F / m = 50 N / 10 kg = 5 m / s2. Ikiwa unaongeza nguvu kwa 100 N, kasi inakuwa 10 m / s2. Ikiwa unaweka nguvu katika 50 N lakini mara mbili ya molekuli hadi kilo 20, kuongeza kasi hupungua hadi 2.5 m / s2.

Kwa zana za kina zaidi za hesabu na simulation, angalia Khan Academy mwongozo wa sheria ya pili ya Newton.

Sheria ya Tatu ya Newton ya Motion: Sheria ya Hatua na Hatua

Sheria ya Tatu ya Newton inasema: ] “Kwa kila tendo, kuna mwitikio sawa na kinyume.” Hii inamaanisha kwamba nguvu daima hutokea katika jozi. Wakati kitu A kina nguvu juu ya kitu B, kitu B wakati huo huo huo kina nguvu ya kipimo sawa na kinyume mwelekeo juu ya kitu A.

Kufafanua hatua-majibu jozi

Ni muhimu kuelewa kwamba vikosi viwili katika tendo tendo tendo tendo tendo la hatua juu ya vitu tofauti].Hawavunjiana nje kwa sababu wao kuathiri miili tofauti. Kwa mfano, wakati wewe kushinikiza juu ya ukuta, ukuta kusukuma nyuma na nguvu sawa. nguvu wewe kuomba ukuta haina kusababisha wewe hoja; ni ukuta majibu ya ukuta nguvu juu yenu kwamba kusukuma nyuma.

Mifano ya Dunia ya Kweli

  • Miguu yako husonga nyuma juu ya ardhi; ardhi husukuma mbele kwa miguu yako.
  • Uongo juu ya maji, kama unakwenda kuogelea.
  • Rocket propulsion:[FLT:] roketi hufukuza gesi za kutolea nje chini; gesi za kutolea nje husukuma roketi juu.Hii inafanya kazi katika utupu wa nafasi kwa sababu hakuna hewa ya nje inahitajika- jozi la hatua ni kati ya roketi na uchovu wake mwenyewe.
  • [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Kwa nini hatua za kuchukua hazizuii

Wanafunzi wengi kimakosa kufikiri kwamba kama kila hatua ina sawa kinyume na majibu, basi vikosi vyote kufuta na hakuna kitu inaweza kamwe kuharakisha. kosa liko katika kusahau kwamba vikosi viwili kutenda juu ya vitu tofauti]]. nguvu ya wavu juu ya kitu chochote moja ni jumla ya vikosi kaimuFLT: 2]] juu ya kwamba kitu Kwa ardhi ya kasi ya wewe, ni lazima kushinikiza juu ya wewe-na kwamba nguvu ni majibu ya kushinikiza juu ya ardhi. ardhi si taarifa ya kasi kwa sababu wingi wake ni hivyo kasi kubwa, hivyo inazalisha nguvu sawa.

Makosa ya kawaida na ufafanuzi

Sheria za Newton mara nyingi hazieleweki kwa sababu vitabu vya maandishi vinawarahisishia au kwa sababu uzoefu wetu wa kila siku unajumuisha vikosi kama msuguano na upinzani wa hewa ambao hufunika tabia iliyoboreshwa. Hapa kuna hadithi zinazoendelea, zilizorekebishwa:

MisconceptionCorrection
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).

Kwa nini sheria za Kenya bado ni muhimu leo

Sheria za Newton sio tu za kihistoria. Wao huunda msingi wa taaluma nyingi za uhandisi, kutoka kwa uchambuzi wa miundo hadi roboti. Unapounda daraja, unahesabu vikosi kwenye kila mihimili kwa kutumia sheria za Newton. Unapopanga simulation kwa mchezo wa video, injini ya fizikia kawaida hutumia mechanics ya Newton. Hata mashirika ya nafasi hutumia sheria hizi kupanga tractories kwa chombo cha anga, ingawa huongeza marekebisho ya relativistic kwa usahihi uliokithiri.

Aidha, sheria Newton ni lango la fizikia ya kina. Wao moja kwa moja inaongoza kwa kanuni za uhifadhi wa kasi (kutokana na Sheria ya Tatu) na uhifadhi wa nishati (kwa njia ya theorem ya nguvu ya kazi, ambayo inatokana na Sheria ya Pili). Kuielewa huwafanya iwe rahisi kuelewa umeme, thermodynamics, na hata misingi ya relativity maalum.

Maoni: Sheria za Newton hazitumiki

Ingawa sheria za Newton haziko ulimwenguni pote. zinavunja katika serikali tatu za msingi:

  • Kasi ya juu sana: Wakati vitu vinakaribia kasi ya mwanga, nadharia ya Einstein ya urekebishaji maalum inahitajika. Muda wa kupungua na athari za wingi wa relativistic inakuwa muhimu.
  • Maeneo yenye nguvu sana: Karibu na mashimo ya weusi au katika ulimwengu wote kwa mizani kubwa, urekebishaji wa jumla unaelezea mvuto kama upataji wa muda wa nafasi.
  • Vidogo sana:[FLT:]] Katika ngazi ya atomiki na subatomic, quantum mechanics inatawala tabia. mechanics Newtonian inashindwa kuelezea matukio kama orbitals elektroni na quantum tunneling.

Hata hivyo, kwa idadi kubwa ya matukio ya kila siku - magari, michezo, ujenzi wa jengo, mifumo ya hali ya hewa, na hata obiti za satelaiti - sheria za Newton ni sahihi na za kutosha.

Muhtasari wa Sheria Tatu

  1. [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]
  2. Sheria ya Pili (Force & Acceleration):[FLT:] Nguvu ya wavu kwenye kitu ni sawa na wingi wa kitu kilichoongezwa kwa kuongeza kasi yake (F = m× a) Sheria hii inaonyesha jinsi nguvu husababisha mabadiliko ya mwendo.
  3. [TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]

Kufundisha sheria hizi tatu kufungua mlango wa kuelewa jinsi kila kitu kutoka kwa apple kuanguka kwa gari racing hatua. Kama wewe ni kukabiliana na matatizo ya kazi za nyumbani, kubuni mashine, au tu curious kuhusu kwa nini kahawa yako spills wakati kuvunja ghafla, sheria Newton ya kutoa wazi, hisabati maelezo.

[TD="width: 456"] [FONT=&](2)[/FONT][FONT=&]Bila kuathiri masharti ya kifungu kidogo (1) cha kifungu hiki, Tume itakuwa na mamlaka ya kuajiri mtaalamu yeyote kwa ajili ya shughuli maalumu au kwa muda mfupi.[/FONT] [FONT=&](3)[/FONT][FONT=&]Tume itawalipa mishahara na posho wafanyakazi wake kadri itakavyoamua mara kwa mara. [/FONT][/TD]