Ką sako Niutono judėjimo dėsniai?
Taip pat vadinami Niutono mechanika arba klasikinė mechanika, Niutono judėjimo dėsniai dažnai naudojami sprendžiant mechanikos uždavinius. Kitaip tariant, jie gerai žinomi vidurinių mokyklų moksleiviams, ypač tiems, kurie ruošiasi abiturientų egzaminams ar stojamiesiems egzaminams. Štai ką reikia žinoti apie šiuos garsiuosius Niutono dėsnius.
Kokie yra Niutono dėsniai?
Niutono judėjimo dėsniai yra gerai žinomi fizikos principai. Žinoma, juos suformulavo seras Izaokas Niutonas, britų matematikas ir fizikas. Jie pirmą kartą buvo išdėstyti 1687 m. jo veikale „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“, ir jų yra trys. Apie ką tiksliai jie kalba?
Iš tiesų tai yra bendrosios taisyklės, apibūdinančios įvairių objektų judėjimą visatoje. Taigi Niutono teorijos pateikiamos kaip aiškesnis Aristotelio aprašyto judėjimo pobūdžio paaiškinimas. Reikia paminėti, kad šis didis britų fizikas naudojo paprastas matematines formules.
Niutono judėjimo dėsniai nėra paprastos teorijos. Jie taikomi realiame pasaulyje. Jie leido plėtoti daugelį praktinių įgūdžių. Iš tiesų, pavyzdžiui, kosminių laivų navigacijoje naudojamos technologijos yra pagrįstos garsiaisiais Niutono judėjimo dėsniais. Tas pats pasakytina ir apie biliardo žaidėjų atliekamus judesius.
Trys Niutono dėsniai
Kaip minėta anksčiau, Niutonas suformulavo tris aiškiai atskirus dėsnius. Sužinokite, kokie jie yra.
Pirmasis dėsnis
Pagal pirminį Niutono pirmojo dėsnio formulavimą, „Kiekvienas kūnas išlieka ramybės arba vienodo tiesinio judėjimo būsenoje, kurioje jis yra, nebent ant jo veiktų kokia nors jėga, verčianti jį pakeisti būseną“.
Praktiškai šis dėsnis reiškia, kad kūnas ar objektas lieka nejudantis, nebent jį veiktų jėga. Taip pat judantis objektas linkęs išlaikyti tą patį greitį, kol jo neveikia jėgos, pavyzdžiui, trinties ar gravitacijos.
Taigi, jei į tuščią erdvę mestumėte kamuolį, jis judės tuo pačiu greičiu, nebent jį paveiktų vėjo jėga arba kito kūno, pavyzdžiui, medžio, jėga. Ši Niutono teorija žinoma kaip inercijos dėsnis arba inercijos principas.
Antrasis dėsnis
Jis vadinamas pagrindiniu dinamikos principu ir išreiškiamas šia matematine formule: Σ F = ma. F reiškia jėgą, m – objekto masę, o a – objekto pagreitį.
Naudodamas šią formulę, Niutonas paaiškina pokyčius, kuriuos jėga gali sukelti objekto judėjime. Tiksliau tariant, kai jėga veikia kūną, tai sukelia greičio pokytį, ypač pagreitį.
Reikia pažymėti, kad objektui gali veikti įvairių rūšių jėgos. Tai yra trinties, gravitacijos ir elektromagnetinės jėgos. Atsižvelgiant į tai, ši formulė gali būti naudojama sprendžiant įvairių tipų uždavinius. Būtent todėl pagrindinis dinamikos dėsnis laikomas svarbiausiu fizikos dėsniu.
Kad galėtumėte geriau jį suprasti, paimkime dviejų apvalių objektų pavyzdį. Vienas iš jų – mažas guminis kamuoliukas, o kitas – boulingo kamuolys. Kad šie du objektai riedėtų tuo pačiu greičiu, boulingo kamuolį reikia stumti didesne jėga, nes jo masė didesnė. Taigi, stumiant boulingo kamuolį, ši jėga sukėlė jo greičio pagreitėjimą.
Jei abu rutuliai riedės nuo kalvos ir atsitrenks į sieną, smūgis nebus vienodas. Boulingo rutulio smūgis bus stipresnis ir žalingesnis, nes jis yra sunkesnis.
Trečiasis dėsnis arba veiksmo ir reakcijos principas
Pasak Isaaco Newtono, „Veiksmas visada lygus reakcijai“, t. y. dviejų kūnų tarpusavio veiksmai visada yra lygūs ir priešingos krypties. Konkrečiai paimkime dviejų tarpusavyje sąveikaujančių objektų pavyzdį. Juos pavadinsime A ir B. Jei kūnas A veikia kūną B jėga, tai ir atvirkščiai.
Norint geriau suprasti šį Niutono dėsnį, pakanka stebėti šaunamojo ginklo atatranką. Kai kulka išlėkia iš vamzdžio, ginklas juda priešinga kryptimi. Tas pats fizinis reiškinys vyksta, kai padedate knygą ant stalo. Stalas veikia knygą jėga, o knyga – stalą.
Niutono dėsnių taikymas
Kada reikia taikyti pirmąjį, antrąjį ar trečiąjį Niutono dėsnį? Paprastai inercijos dėsnis taikomas, kai sistemos sunkio centras juda tiesia linija pastoviu greičiu, kaip, pavyzdžiui, Niutono švytuoklėje.
Antrasis dėsnis, kita vertus, taikomas tada, kai objekto sunkio centro trajektorija nėra tiesi linija arba kai jo greitis nėra pastovus. Jis leidžia nustatyti objekto judėjimo raidą, žinant jam veikiančių jėgų veikimą, ir taip nustatyti jo judėjimo kryptį. Galiausiai trečiasis dėsnis naudojamas norint nustatyti kūno jėgos vektoriaus charakteristikas.
