Pag - unawa sa mga Batas ng Motion sa Newtonixis: Isang Kumpletong Patnubay ng Beginnerites

Ang Newtoniperks Laws of Motion ay ang bedrock ng klasikong mekanika, nagbibigay ng mga tuntunin na namamahala sa kung paano gumagalaw ang mga bagay kapag ang mga puwersa ay kumikilos sa pamamagitan ng mga ito.Pangunahin ni Sir Isaac Newton noong ika-17 siglo, ang tatlong batas na ito ay nagpapaliwanag sa lahat ng bagay mula sa kung bakit ang isang aklat ay nananatili sa isang mesa kung paanong ang isang rocket ay naglulunsad sa kalawakan.Sa man ay binabawi mo ang isang estudyante na kumukuha ng iyong unang klase sa pisika o isang propesyonal na tumitingin sa na na nakapagpapaginhawang kaalamang pundasyon, na maso maso sa mga prinsipyong pisikal na mundo.

Makasaysayang Konteksto: Kung Paano Binago ni Newton ang mga Physic

Bago pa man si Newton, ang nananaig na pananaw sa mosyon ay nagmula kay Aristotle, na naniniwalang ang mga bagay ay likas na napahinga maliban na lamang kung ang isang puwersa ay patuloy na nagtulak sa kanila.Si Galileo Galilei ay hinamon ang ideyang ito sa mga eksperimento sa mga nakahilig na eroplano, na nagmamasid na ang mga bagay na kumikilos ay nananatiling kumikilos kung ang pagkiskisan ay nababawasan.Si Newton ang nag-iinam ng mga obserbasyong ito at ang kanyang sariling akda sa AngPhilosophiæ Naturalis Principia Mathemathemathemathemathemathematica (1687), kung saan inilathala niya ang tatlong batas ng mosyon sa buong mundo kasama ang batas ng universal.

Ang kontribusyong Newtonifics ay rebolusyonaryo dahil ito ay nagbigay ng isang quantitative, hinulaang balangkas para sa mosyon. Sa halip na ilarawan ang mosyong qualitatively, ang kanyang mga batas ay nagbigay ng pagkakataon sa mga siyentipiko na eksaktong kalkulahin kung paano babaguhin ng isang puwersa ang isang bagay na ekwatoriohensiya. Ang pamamaraang ito sa matematika ay naglatag ng pundasyon para sa Rebolusyong Industriya, modernong pisika, at maging ang paggagalugad sa kalawakan.[T] [[T] [[T] [T][T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [CCCCERCERT][T][T][T][T]:[T][T][T] [[T] [[T] [CCCCERCERCERCERCERCERCCERCERCERCERCERT]]]]]]]]]]]]]]].

Newtonistensiyas Unang Batas ng Motion: Ang Batas ng Inertia

Newtonipers First Law: Ang isang bagay na namamahinga ay nananatiling nakapahinga, at ang isang bagay na kumikilos ay nananatiling kumikilos na may parehong bilis at sa parehong direksiyon, maliban na lamang kung ito ay isinagawa ng isang hindi timbang na panlabas na puwersa. Ang propesyunal na ito ay tinatawag na ineritia[[[[angan] ang resistansiya ng anumang pisikal na bagay sa isang pagbabago sa estadong paggalaw nito.

Kung Ano Talaga ang Kahulugan ng Inertia

Sa pang-araw-araw na karanasan, nakikita natin ang mga bagay na bumabagal at humihinto sa lahat ng panahon: humihinto ang isang nakarolyong bola dahil sa pagkikiskisan, isang naitutulak na aklat sa ibabaw ng mesa na humihinto dahil sa paglaban sa hangin at pagkiskis sa ibabaw. ngunit sinasabi sa atin ng Unang Batas na kung maaalis mo ang lahat ng panlabas na puwersa (pag-aalis, paghila, grabidad, atbp.), ang isang bagay ay patuloy na kikilos magpakailanman sa isang tuwid na linya sa patuloy na bilis. Ang koneptuwal na pag-angkop[T:[T] ay nagtatampok ng pundamentalidad ng pundamentalidad ng bagay.

Ang inertia ay tuwirang nauugnay sa mass. mientras mas maraming bagay ang isang bagay, mas maraming inertia ito, at mas mahirap na simulan ito o itigil ito minsang gumagalaw. halimbawa, mas madali itong itulak ng senso kaysa sa isang kotse dahil mas malaki ang inertia ng kotse.

Araw - Araw na mga Halimbawa ng Unang Batas

  • [[[T:] Kapag biglang huminto ang isang kotse, patuloy na kumikilos ang iyong katawan pasulong dahil sa inertia.Ang isang seatbelt ay nagbibigay ng panlabas na puwersang kailangan upang pigilan ka nang ligtas.
  • Ang isang trick ng mantel: Kung mabilis kang lalake, ang mga pinggan ay nananatili sa lugar dahil ang puwersa ng pagkikiskisan ay may aktribusyon na sila ay nananatiling nagpapahinga dahil sa inertia.
  • Pagbalanse mo sa isang bus: Kapag biglang bumilis ang bus, ang iyong katawan ay waring nananatili sa pamamahinga na may kaugnayan sa lupa, anupat ikaw ay umuurong nang paatras.

Mga Pangunahing Kaunawaan Mula sa Unang Batas

  • Ang mga usjects ay not[kailangan ng lakas upang patuloy na makagalaw ang mga ito ay nangangailangan ng puwersa upang maiiba ang kanilang paggalaw.
  • Ang inertia ay hindi isang puwersa; ito ay isang pag-aari ng materya.
  • Binibigyang kahulugan ng batas ang isang [internasyunal na balangkas ng reperensiya[1] frame ng ⁇ a kung saan ang batas ay totoo. sa pagpapabilis na frames (katulad ng isang umiikot na carousel), lumilitaw ang mga ploty force.

Newtonipers Ikalawang Batas ng Motion: Ang Batas ng Pag - aakusa

Ang Newtonifics Second Law ay nagbibigay ng matematikal na ugnayan sa pagitan ng puwersa, masa, at bilis: Fnet = m × a. Dito, ang Fnet[[2]]])[2] Ang net panlabas na puwersang kumikilos sa isang bagay (intermeditend in newtons, N[M), ay ang bagay na urb (gk), at ang batas nito ay tiyak na ang bilis.

Pagbagsak sa Anyo

  • Fnet[[[ ang ventor sum ng lahat ng mga puwersang kumikilos sa bagay. kung ang maramihang puwersa ay nagtutulak sa iba't ibang direksiyon, ang net force ang nagtatakda ng mosyon.
  • m ang object ⁇ s inertial mass ⁇ a ⁇ a ⁇ a ⁇ na sukat kung gaano ito lumalaban sa advance.
  • ang sirkumstansiya, na tumuturo sa parehong direksiyon ng net force.

Pansinin na sinasabi ng batas na ang bilis ay sa net force: doble ng puwersa, at dinodoble ninyo ang bilis (para sa iisang masa). Sa kabaligtaran, ang rate ay [[2] upang mass: doble ng mass, at mas mabilis na baba ang sukat ng mga bahagi (para sa parehong puwersa).

Praktikal na mga Pakinabang

  • [Talaksan: Ginagamit ng mga inhinyero ang F = ma upang kalkulahin ang puwersa ng makina na kailangan upang mapabilis ang isang kotse mula 0 hanggang 60 mph sa loob ng isang tiyak na panahon.
  • Mga ulat: Ang isang pitsel ng beysbol ay naglalapat ng lakas sa isang bola sa maikling distansiya. sa pamamagitan ng pagpapataas ng lakas (mas malakas na braso) o pagbabawas ng mass (magaan na bola), ang windmillificiand sa gayon ang panghuling bilis na rate ng tropitor ay tumataas.
  • Mga Airbag: Sa panahon ng banggaan, isang airbag ang ginagamit upang dagdagan ang panahon kung kailan ang puwersa ay inilalapat, binabawasan ang tibok (at sa gayon ang puwersa) sa okkuptant. Ito ay isang direktang aplikasyon ng F = ma: ang mas mahabang panahon ay nangangahulugan ng mas maliit na average for thesting for the din ang pagbabago sa moment.
  • Ang Pag-ikot ng mga bagay:[ Ang gravity ay nagbibigay ng isang patuloy na pababang puwersa (mg), kaya lahat ng mga bagay malapit sa Earthimens ay bumibilis sa g ⁇ 9.8 m/s2 anuman ang masa, na nagreresulta sa isang balahibo at isang martilyong magkasama sa Buwan.

Karaniwang Halimbawa ng Pagkalkula

Halimbawang itinutulak mo ang isang 10 kg box na may net pahalang na puwersa na 50 N. Ang spark ay isang = F/m = 50 N / 10 kg = 5 m/s2. Kung madodoble ang lakas sa 100 N, ang shotber ay nagiging 10 m/s2. Kung pananatilihin mo ang puwersa sa 50 N ngunit doble ang masa sa 20 kg, ang resonance ay bumababa sa 2.5 m/s2.

Para sa mas malalim na mga kasangkapang math at regulatory, suriin ang Khan Academyiers guide to Newtoniviers Second Law.

Newtonipers Ikatlong Batas ng Motion: Ang Batas ng Pagkilos at Reaksiyon

Newtonimens Third Law: Para sa bawat aksiyon, may pantay at magkasalungat na reaksiyon. Ito ay nangangahulugang ang mga puwersa ay palaging nangyayari nang pares- pares. Kapag ang bagay na A ay may lakas sa bagay na B, ang bagay na B ay sabay na may puwersang pantay ang lakas at kabaligtaran ng direksiyon sa bagay na A.

Nakapagpapasiglang mga Pares na Pagkilos-Reaction

Istatipikang mahalagang maunawaan na ang dalawang puwersa sa isang aksiyon-reaction na pares ay kumikilos sa version objects. hindi nila kinakansela ang bawat isa dahil apektado nito ang magkahiwalay na katawan. Halimbawa, kapag itinutulak mo ang isang pader, ang pader ay nagtutulak pabalik sa iyo ng parehong puwersa. Ang puwersa na iyong ikinakapit sa pader ay hindi nagpapangyari sa iyo na kumilos; ini-inteksid nito ang reaksiyon ng pader sa iyo na nagtutulak sa likuran mo.

Mga Tunay-World Halimbawa

  • Naglalakad : Ang iyong paa ay paatras na tumatakbo sa lupa; ang lupa ay tumatakbo sa iyong paa, at itinutulak ka ng paabante.
  • [Swimming: Itutulak mo ang tubig nang paatras; itinutulak ka ng tubig pasulong.
  • Rocket propulsion: Ang isang rocket ay naglalabas ng mga gas na ibinubuga pababa; ang mga ibinubugang gas ay nagtutulak sa rocket pataas.Ito ay gumagana sa vacuum ng espasyo dahil walang panlabas na hangin na kinakailangan upang i-impluwensya ang aksiyon-reaction pair sa pagitan ng rocket at ng sarili nitong tambutso.
  • Pag-ikot ng bola: Ang iyong paa ay naglalagay ng lakas sa bola, itinutulak ito pasulong; ang bola ay naglalagay ng pantay na puwersa pabalik sa iyong paa (na nararamdaman mong tibo).

Kung Bakit ang Aksiyon-Reaction Pairs Donichot Cancel

Maraming estudyante ang nag - iisip na kung ang bawat pagkilos ay may pare - parehong salungat na reaksiyon, kung gayon ang lahat ng puwersa ay nakansela at walang anumang magpapabilis pa. Ang pagkakamali ay ang paglimot na ang dalawang puwersa ay kumikilos sa ang di - pantay na mga bagay. Ang net force sa anumang iisang bagay ay ang kabuuan ng mga puwersang kumikilos on na hindi lumilikha ng ganito kalaking bagay. Para sa lupang magpapalakas sa iyo, dapat nitong itulak ka sa pamamagitan ng pagtulak na ang iyong pagkilos sa iyong lupa.

Karaniwang mga Maling Akala at mga Klaripikasyon

Ang mga batas sa Newtonixis ay kadalasang mali ang pagkaunawa sapagkat pinasisimple ito ng mga aklat - aralin o dahil sa ang ating pang - araw - araw na karanasan ay kinabibilangan ng mga puwersang gaya ng pagkikiskisan at paglaban sa hangin na nagkukubli sa huwarang paggawi.

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).

Kung Bakit Mahalaga Pa Rin sa Ngayon ang mga Batas sa Newtonixis

Ang mga batas sa Newtoniperians ay hindi lamang mga historikal na curiosities.Ang mga ito ay bumubuo ng batayan para sa karamihan ng mga disiplina ng inhinyeriya, mula sa analisis ng istraktura hanggang sa robotics. kapag ikaw ay nagdidisenyo ng isang tulay, kinakalkula mo ang mga puwersa sa bawat sinag gamit ang mga batas ng Newtonisensiya. Kapag ikaw ay nagprograma ng isang rekombinatoryal para sa isang video game, ang pisikang makina ay karaniwang gumagamit ng Newtonian mechanican. Kahit ang mga ahensiyang pangkalawakan ay gumagamit ng mga batas na ito upang makabuo ng mga trajectories para sa mga sasakyang pangkalawakan, bagaman sila ay nagdaragdag ng mga relatibistiko para sa labis na mga relatibistiko.

Bukod dito, ang mga batas ng Newtonimen ay isang tarangkahan patungo sa mas malalim na pisika.Ang mga ito ay direktang humahantong sa mga prinsipyo ng konserbasyon ng momentum (namula sa Ikatlong Batas) at konserbasyon ng enerhiya (sa pamamagitan ng trabaho-enerhiyang teorem, na nagmumula sa Ikalawang Batas).Ang pag-unawa sa mga ito ay gumagawa ritong mas madali upang maintindihan ang elektromagnetismo, thermodynamics, at maging ang mga pangunahing mga aspeto ng espesyal na relatibidad.

Mga Hangganan: Kapag ang mga Batas ni Newton Eisensiya ay Ikinapit

Bagaman di - kapani - paniwala ang kapangyarihan, ang mga batas ni Newtonisens ay hindi pansansinukob sa lahat ng kalagayan, kundi ito'y sumisira sa tatlong pangunahing rehimen:

  • [[mataas na tulin: Kapag ang mga bagay ay lumalapit sa bilis ng liwanag, ang teoriyang Einsteinipers ng espesyal na relatibidad ay kinakailangan. ang direksyon ng panahon at mga epektong relatibistiko ay nagiging mahalaga.
  • [Very malakas na grabitasyonal na mga field: Malapit na itim na butas o sa buong uniberso sa malalaking mga kaliskis, ang pangkalahatang relatibidad ay naglalarawan sa grabidad bilang kurba ng panahong pangkalawakan.
  • [[maliit na kaliskis: Sa atomiko at subatomikong antas, ang mga mekanikang quantum ay namamahala sa pag-aasal. hindi maipaliwanag ng mga mekanikang Newtoniano ang mga phenomena gaya ng mga orbital ng elektron at quantum tunneling.

Gayunpaman, para sa karamihan ng pang - araw - araw na mga pangyayari ang mga recurrnialcar, isports, pagtatayo ng gusali, mga sistema ng lagay ng panahon, at pati na ang mga batas ng satellite orbitas naific Newtonisons ay tumpak at sapat.

Pagtupad sa Tatlong Batas

  1. Unang Batas (Ingles: Nilalabanan ng mga Object ang mga pagbabago sa paggalaw.Ang isang katawan na nagpapahinga ay nananatiling nagpapahinga; ang isang katawan na may pare-parehong mosyon ay nananatiling kumikilos maliban kung ang isang net panlabas na puwersa ay kumikilos dito.
  2. [Second Law (Force & Acceleration): Ang netong puwersa sa isang bagay ay katumbas ng masa ng bagay na ito na pinarami sa pamamagitan ng pag-ikot nito (F = m × a). Ang batas na ito ay nagreresulta kung paanong ang mga puwersa ay nagdudulot ng mga pagbabago sa paggalaw.
  3. Third Law (Aksiyon–Reaction): Sa bawat puwersang pinapatakbo ng bagay A sa bagay na B, ang bagay na B ay may pantay at magkasalungat na puwersa sa bagay na A. Ang mga puwersang ito ay kumikilos sa iba't ibang mga katawan.

Ang pagpapakadalubhasa sa tatlong batas na ito ay nagbubukas ng daan upang maunawaan kung paanong ang lahat ng bagay mula sa nahuhulog na mansanas tungo sa isang karera ng kotse ay lumilipat, kung baga ikaw man ay nag - aayos ng mga problema sa araling - bahay, nagdidisenyo ng isang makina, o basta nag - uusisa kung bakit ang iyong kape ay natapon nang biglang magpepe, ang mga batas ni Newtonisensiya ay nagbibigay ng malinaw, matematikal na paliwanag.

Para sa higit pang pagbasa, ang NASA Glenn Research Center ay may mahusay na panimulang-kaibigang paliwanag, at ang [Britanica entry ay nagbibigay ng historikal na lalim.