fundamental-mechanics
ทิศทางของมือใหม่ที่ จะกฎหมายของนิวตันของการเคลื่อนไหว
Table of Contents
เข้าใจ กฎ แห่ง แรง กระตุ้น ของ นิ ว ตัน: เครื่อง ชี้ นํา ที่ เริ่ม ต้น อย่าง สมบูรณ์ แบบ
กฎของนิวตันคือรากฐานของกลไกคลาสสิก นําเสนอกฏที่ควบคุมการเคลื่อนย้ายวัตถุเมื่อพลังกระทํา
บริบท ทาง ประวัติศาสตร์: วิธี ที่ นิ ว ตัน เปลี่ยน ฟิสิกส์
ก่อน ที่ นิ ว ตัน จะ เห็น ภาพ ที่ เห็น ทั่ว ไป เกี่ยว กับ การ เคลื่อน ไหว นี้ เขา เชื่อ ว่า วัตถุ ต่าง ๆ มา หยุด พัก โดย ธรรมชาติ นอก จาก จะ มี แรง ผลัก ดัน อยู่ เรื่อย ๆ กา ลิ เลโอ กา ลิ เลอี ได้ ท้าทาย แนว คิด นี้ โดย ใช้ การ ทดลอง กับ เครื่อง บิน ที่ มี แนว โน้ม จะ เคลื่อน ไหว โดย สังเกต ว่า วัตถุ นั้น มัก จะ เคลื่อน ไหว อยู่ เสมอ หาก ความ ขัด แย้ง ลด ลง ไป อีก แล้ว นิ ว ตัน ก็ ได้ รับ การ สังเคราะห์ การ สังเกต และ งาน ของ เขา เอง ลง ใน [FTL: 0] ฟิโล โซ ฟี ริส ริ จิ ส โต ซิ ริส เฟส ซิ อุส เฟส (FL: 87) ซึ่ง เขา ได้ ตี พิมพ์ กฎ สาม ข้อ ความ เกี่ยว กับ การ เคลื่อน ที่ ตาม กฎ สากล ของ การ เคลื่อน ที่ พร้อม กับ กฎ สากล.
การค้นพบของนิวตันเป็นการปฏิวัติ เนื่องจากมันให้ [FLT: 0] โครงสร้างเชิงอนุมาน (FLT: 1) คาดการณ์และวิธีการต่างๆ แทนการอธิบายการเคลื่อนไหว
กฎ ข้อ แรก ของ นิ ว ตัน เกี่ยว กับ แรง โน้ม ถ่วง: กฎ แห่ง ไอ เนอ ร์ เทีย
กฎของนิวตันแรก:: "วัตถุที่เหลืออยู่กับที่ และวัตถุที่เคลื่อนที่ได้โดยความเร็วและทิศทางเดียวกัน นอกจากจะดําเนินการโดยแรงภายนอกที่ไม่สมดุล" (FLT: 1) สมบัติของสสารนี้เรียกว่า (FT:2]. เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นใน ค.ศ.
สิ่งที่เนอร์เทียหมายถึงจริงๆ
2555) ในประสบการณ์ประจําวัน เราเห็นวัตถุช้าลง และหยุดทุก ๆ ครั้ง: ลูกกลิ้งหยุดหมุนเนื่องจากแรงเสียดทาน หนังสือเลื่อนโต๊ะที่หยุดเนื่องจากแรงเสียดทานและแรงเสียดทานทางอากาศ แต่กฎหมายข้อแรกบอกเราว่าถ้าคุณสามารถเอาแรงแรงแรงจากภายนอกทั้งหมด (แรงแรงแรงแรงแรงแรงแรงแรงโน้ม ถ่วง) วัตถุจะเคลื่อนที่ตลอดไปด้วยความเร็วคงที่ (FLT: 0) หลักการนี้ยังเป็นแนวคิดที่ใช้กับความเหลื่อมล้ําของวัตถุ (FT:1) ที่เน้นพฤติกรรมพื้นฐานของสสาร
ยิ่ง วัตถุ มี มวล มาก เท่า ไร ก็ ยิ่ง มี ความ เข้ม ข้น มาก เท่า นั้น และ ยิ่ง ทํา ให้ มัน เริ่ม เคลื่อน ไหว หรือ หยุด มัน ได้ ยาก เท่า ไร ตัว อย่าง เช่น การ ดัน จักรยาน ง่าย กว่า รถยนต์ มาก นัก เพราะ รถ มี แรง ถี่ มาก กว่า รถ.
ตัว อย่าง ใน ทุก วัน นี้ ของ พระ บัญญัติ ข้อ แรก
- [FLT: 0] sutableballs: เมื่อรถหยุดอย่างกะทันหัน ร่างกายของคุณยังคงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเนื่องจากความเฉื่อยชา เครื่องปรับอากาศ ทําให้เกิดแรงจากภายนอกที่ต้องหยุดคุณอย่างปลอดภัย
- [FLT: 0] กลเม็ดของผ้าปูโต๊ะ : ถ้าคุณดึงผ้าปูโต๊ะอย่างรวดเร็ว จานยังคงอยู่กับที่ เนื่องจากแรงเสียดทานยังไม่มีเวลาทํา -- พวกเขาจะอยู่พักผ่อนเนื่องจากความไม่สงบ
- [FLT: 0] การเสียสมดุลบนรถบัส : เมื่อรถบัสถูกเร่งอย่างรวดเร็ว ร่างกายของคุณมักจะพักผ่อน สัมพันธ์กับพื้นดิน ทําให้คุณ ถอยหลังไป
การ หยั่ง เห็น เข้าใจ หลัก จาก พระ บัญญัติ ข้อ แรก
- วัตถุทํา [FLT: 0] ไม่ ต้องการแรงในการเคลื่อนที่ -- พวกมันต้องมีแรงเพื่อ เปลี่ยน การเคลื่อนที่ของพวกเขา
- อิเนอร์เทียไม่ใช่กําลัง มันเป็นทรัพย์สินของสสาร
- กฎหมายนิยามกรอบ [FLT: 0] แบบย่อของเนื้อหาอ้างอิง[FLT: 1) -- กรอบที่พระราชบัญญัติเป็นจริง ในกรอบเร่ง (เช่น การหมุนหมุนหมุน) กองกําลังวิกินทร์ปรากฏ
กฎ ข้อ ที่ สอง ของ นิ ว ตัน เรื่อง แรง โน้ม ถ่วง: กฎ แห่ง การ ปรับ ตัว
กฏของนิวตันที่สองให้ความสัมพันธ์เชิงคณิตศาสตร์ระหว่างแรง, มวล, และความเร่ง: [FLT: 0] F net = m ×. นี่ F[FTT: 4] net[FLT: 5] เป็นแรงจากภายนอกที่กระทําต่อวัตถุ (เช่นในนิวตัน, N) เป็นมวล (k/m) และความเร่งของมันคือ m (m)
การ ทําลาย สูตร
- [FLT: 0] F Net เป็นผลรวมของแรงทั้งหมดที่ทําหน้าที่บนวัตถุ หากกองกําลังหลายแรงผลักในทิศทางที่แตกต่างกันแรงตาข่ายเป็นตัวกําหนดการเคลื่อนไหว
- [FLT: 0] m เป็นมวลของวัตถุที่ไหลริน -- เครื่องวัดว่ามันทนต่อความเร่งได้แค่ไหน
- a คือความเร่ง ซึ่งชี้ไปในทิศเดียวกับแรงตาข่าย
สังเกตว่าพระราชบัญญัติบอกว่า ความเร่งคือ [FLT: 0] สัดส่วนตรง ของแรงตาข่าย (FT:1) เพิ่มความเร่งเป็นสองเท่า และความเร็วเพิ่มเป็นสองเท่า (สําหรับมวลเดียวกัน)
โปรแกรมต่าง ๆ ที่ใช้ได้
- [FLT: 0] ออกแบบ Velephic design: วิศวกรใช้ F=ma คํานวณแรงเครื่องยนต์ที่จําเป็นในการเร่งรถจาก 0 ถึง 60 ไมล์ต่อชั่วโมง ในเวลาต่อมา
- [FLT: 0] สปอท: เหยือกเบสบอลใช้แรงกับลูกบอลในระยะทางที่สั้น โดยเพิ่มแรง (แขนแข็งแรง) หรือลดมวล (ลูกไฟ) ความเร่ง -- และด้วยความเร็วสุดท้าย -- เพิ่มขึ้น
- [FLT: 0] assasss: ระหว่างการชน ถุงลมนิรภัยจะเร่งเวลาที่แรงถูกนําไปใช้ลดความเร่ง (และแรง) กับผู้อาศัย โดยนี่เป็นโปรแกรมโดยตรงของ F=MA: ระยะเวลาเฉลี่ยของแรงขับเคลื่อนที่น้อยลงสําหรับการเปลี่ยนแปลงในสิ่งเดียวกัน
- [FLT: 0] วัตถุที่ลอย: แรงโน้มถ่วงให้แรงลงคงที่ ( mg] ) วัตถุทั้งหมดที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกเร่งความเร็ว . หม่อมชั้น 9/0 [FLT] โดยไม่สนใจมวล, การต่อต้านทางอากาศ, ด้วยเหตุนี้ขนนกและค้อนจึงตกด้วยกันบนดวงจันทร์.
ตัวอย่างการไล่เลขร่วม
สมมติว่าคุณผลักดัน 10 กิโลกรัม กล่องที่มีแรงนอน net ของ 50 N. ความเร่งคือ a = F/m = 50 N/10 กิโลกรัม = 5 m/s2 ถ้าคุณเพิ่มแรงเป็น 100 N ความเร่งจะกลายเป็น 10 m/s2. ถ้าคุณเก็บแรงไว้ที่ 50 N แต่เพิ่มเป็น 20 กิโลกรัม ความเร่งลดลงเหลือ 2.5 เมตร/วินาที 2 วินาที
สําหรับเครื่องมือคณิตศาสตร์และจําลองที่ลึกกว่านี้ ลองตรวจสอบดู [FLT: 0] Khan Academy guide to the Newton alth .
กฎ ข้อ ที่ สาม ของ นิ ว ตัน เรื่อง แรง โน้ม ถ่วง: กฎ แห่ง การ ปฏิบัติ และ การ ตอบ โต้
กฏของนิวตันที่ 3 กล่าว ว่า: [FLT: 0] "ทุกการกระทํา มีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม" [FLT: 1) นั่นหมายความว่าแรงกระทําที่เกิดขึ้นเป็นคู่เสมอ เมื่อวัตถุ A ทําหน้าที่บังคับวัตถุ B, วัตถุ B พร้อมกันสร้างแรงและทิศทางตรงข้ามของวัตถุ A
การตรวจสอบการกระทํา
การที่เข้าใจ ว่าแรงทั้งสองในคู่ตอบโต้กระทํากับวัตถุที่แยกจากกัน [FLT: 0] มีความสําคัญอย่างมาก [FLT: 1) วัตถุไม่ตัดกัน เพราะแรงเหล่านั้นมีผลต่อร่างกายที่แยกออกจากกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณผลักตัวต่อกําแพง แรงที่ผลักกลับด้วยแรงเดียวกัน แรงที่นําไปให้ผนังไม่ได้ทําให้คุณขยับ มันแรงกระทําต่อร่างกายของคุณที่ผนังที่ผลักคุณกลับหลัง
ตัวอย่างโลกจริง
- [FLT: 0] เดิน: เท้าของคุณผลักกลับหลังบนพื้นพื้น พื้นดันไปข้างหน้าบนเท้าของคุณ ผลักดันไปข้างหน้า ขับเคลื่อนคุณ
- [FLT: 0] swimmming: คุณผลักดันน้ําย้อนกลับ; น้ําผลักดันคุณไปข้างหน้า
- [FLT: 0] ขับเคลื่อน Rocket: จรวดพ่นก๊าซไอเสียลง; ไอเสียผลักดันจรวดขึ้น การทํางานของการดูดซับอวกาศ เนื่องจากไม่มีอากาศภายนอกเป็นที่ต้องการ -- คู่ปฏิกิริยาการกระทําระหว่างจรวดและไอเสียของมันเอง
- [FLT: 0] ควงลูกบอล: เท้าของคุณใช้แรงกับลูกบอล ขับเคลื่อนไปข้างหน้า; ลูกใช้แรงเท่ากับที่กลับมาบนเท้าของคุณ (ซึ่งคุณรู้สึกว่าเป็นเหล็ก).
เหตุ ผล ที่ การ กระทํา ปฏิบัติ ไม่ ได้ ทํา ให้ ผิด หวัง
นักเรียนหลายคนเข้าใจผิดว่า ถ้าทุกการกระทํามีปฏิกิริยาที่ตรงข้ามกัน แล้วกองกําลังทั้งหมดก็ยกเลิกและไม่มีอะไรสามารถเร่งได้
การ เข้าใจ ผิด และ การ แก้ ปัญหา
นี่ คือ เรื่อง เล่า ลือ ที่ ไม่ ยอม ผ่อน ปรน บาง เรื่อง ที่ ถูก ต้อง:
| 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). |
เหตุ ที่ กฎหมาย ของ นิ ว ตัน ยัง คง เป็น เรื่อง สําคัญ ใน ทุก วัน นี้
กฎ เหล่า นี้ มี อยู่ ใน คัมภีร์ ไบเบิล ที่ ช่วย ให้ เรา รู้ ว่า ทําไม นิ ว ตัน จึง มี ความ สามารถ ที่ จะ คิด ค้น สิ่ง มี ชีวิต ได้ อย่าง ไร
การ เข้าใจ กฎ เหล่า นี้ ทํา ให้ เข้าใจ ง่าย ขึ้น ที่ จะ เข้าใจ หลัก การ ของ การ อนุรักษ์ แรง กระตุ้น, การ ทํา ให้ พลัง งาน แรง กล้า, และ แม้ แต่ การ อนุรักษ์ พลัง งาน (โดย ใช้ ทฤษฎี การ ทํา งาน ซึ่ง มา จาก พระ บัญญัติ ข้อ ที่ สอง)
ข้อ จํากัด: เมื่อ กฎหมาย ของ นิ ว ตัน ไม่ ได้ ใช้
แม้ ว่า มี อํานาจ มาก แต่ กฎ ต่าง ๆ ของ นิ ว ตัน ก็ ไม่ ได้ มี อยู่ ทั่ว ไป ใน ทุก สถานการณ์.
- [FLT: 0] ความไวสูง: เมื่อวัตถุเข้าใกล้ความเร็วของแสง ทฤษฎีสัมพัทธ์พิเศษของไอน์สไตน์นั้นจําเป็น
- [FLT: 0] สนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งมาก: ใกล้หลุมดําหรือในจักรวาลทั้งในระดับขนาดใหญ่ สัมพัทธ ภาพทั่วไปอธิบายแรงโน้มถ่วงเป็น ความสว่างของเวลาอวกาศ
- [FLT: 0] เกล็ดขนาดเล็กมาก: ณ at at at at at at at anignic chools exculates exculates excy. กลไกนิวตันล้มเหลวในการอธิบายปรากฏการณ์เช่น อิเล็กตรอนและอุโมงค์ควอนตัม
อย่างไรก็ตาม สําหรับปรากฏการณ์ทั่วไปในชีวิตประจําวัน รถยนต์ นักกีฬา การก่อสร้าง ระบบสภาพอากาศ และแม้กระทั่งวงโคจรของดาวเทียม
สรุป พระ บัญญัติ สาม ประการ
- [FLT: 0] กฏหมายแรก (อินเทอร์เทีย): วัตถุต่อต้านการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ ร่างกายที่เหลือที่เหลือพัก; ร่างในการเคลื่อนไหวแบบสม่ําเสมอยังคงเคลื่อนไหวอยู่เว้นแต่แรงภายนอกที่กระทํากับมัน
- [FLT: 0] กฎหมาย (Ferce & Accessition): [FLT: 1) แรงตาข่ายของวัตถุเท่ากับมวลของวัตถุ คูณด้วยความเร่ง (F = m × accessized วิธีการที่แรงทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนไหว
- [FLT: 0] กฏหมายแบบ Third (Action-Reactive) สําหรับทุกแรงที่วัตถุ A ใช้เพื่อวัตถุ B, วัตถุ B ใช้แรงเท่าและตรงข้ามกับวัตถุ A. กองกําลังเหล่านี้กระทําต่อร่างกายที่แตกต่างกัน
การ ที่ คุณ ทํา ตาม กฎ สาม ข้อ นี้ เปิด โอกาส ให้ เข้าใจ ว่า ทุก อย่าง ตั้ง แต่ แอปเปิล ตก ลง มา เป็น การ เดิน ทาง ของ รถ แข่ง นั้น เป็น อย่าง ไร.
สําหรับการอ่านเพิ่มเติม [FLT: 0] NASA Gense Center [FLT: 1) มีคําอธิบายเริ่มต้นที่เป็นมิตรยิ่ง และ ช่องรายการ [FLT] brantika เสนอความลึกทางประวัติศาสตร์. การเรียนรู้ความสุข!