A fizika mint tudomány, amely világegyetemünk törvényeit tanulmányozza, szabványos kutatási módszertant és bizonyos mértékegységrendszert használ. Az erő mértékegységét általában N-nek (newtonnak) nevezik. Mi az erő, hogyan lehet megtalálni és mérni? Vizsgáljuk meg ezt a problémát részletesebben.
Érdekes a történelemből
Isaac Newton a 17. század kiemelkedő angol tudósa, aki felbecsülhetetlen értékű hozzájárulást adott az egzakt matematikai tudományok fejlődéséhez. Ő a klasszikus fizika ősatyja. Sikerült leírnia azokat a törvényeket, amelyek a hatalmas égitesteket és a szél által elhordott kis homokszemeket egyaránt szabályozzák. Egyik fő felfedezése az egyetemes gravitáció törvénye és a mechanika három alaptörvénye, amelyek a testek kölcsönhatását írják le a természetben. Később más tudósok csak Isaac Newton tudományos felfedezéseinek köszönhetően tudták levezetni a súrlódás, nyugalom és csúszás törvényeit.
Egy kis elmélet
Egy fizikai mennyiséget egy tudósról neveztek el. Newton az erő mértékegysége. Az erő definíciója a következőképpen írható le: „Az erő a testek közötti kölcsönhatás mennyiségi mértéke, vagy mennyiség,amely a testek intenzitásának vagy feszültségének mértékét jellemzi."
Az erőt nem ok nélkül mérik Newtonban. Ez a tudós volt az, aki megalkotott három megingathatatlan „hatalmi” törvényt, amelyek a mai napig érvényesek. Tanulmányozzuk őket példákkal.
Első törvény
A kérdések teljes megértéséhez: "Mi az a newton?", "Minek a mértékegysége?" és "Mi a fizikai jelentése?", érdemes alaposan áttanulmányozni a mechanika három alaptörvényét.
Az első azt mondja, hogy ha a testre nem hat más test, akkor nyugalomban lesz. És ha a test mozgásban volt, akkor ha nincs rajta semmilyen művelet, akkor egyenes vonalban folytatja egyenletes mozgását.
Képzeld el, hogy egy bizonyos tömegű könyv egy lapos asztalfelületen fekszik. Az összes rá ható erőt jelölve azt kapjuk, hogy ez a függőlegesen lefelé irányuló gravitációs erő és a függőlegesen felfelé irányuló támasz (jelen esetben az asztal) reakcióereje. Mivel mindkét erő kiegyenlíti egymás hatását, az eredő erő nagysága nulla. Newton első törvénye szerint ez az oka annak, hogy a könyv nyugalomban van.
Második törvény
Leírja a kapcsolatot a testre ható erő és a rá alkalmazott erő hatására kapott gyorsulás között. E törvény megfogalmazásakor Isaac Newton volt az első, aki a tömeg állandó értékét használta a test tehetetlenségének és tehetetlenségének megnyilvánulásának mértékeként. Tehetetlenségnek hívjáka testek azon képessége vagy tulajdonsága, hogy megtartsák eredeti helyzetüket, azaz ellenálljanak a külső hatásoknak.
A második törvényt gyakran a következő képlettel írják le: F=am; ahol F a testre ható összes erő eredője, a a test által kapott gyorsulás, m pedig a test tömege. Az erőt végül kgm/s2 -ban fejezzük ki. Ezt a kifejezést általában newtonban jelölik.
Mi a newton a fizikában, mi a gyorsulás definíciója és hogyan kapcsolódik az erőhöz? Ezekre a kérdésekre a mechanika második főtételének képlete ad választ. Meg kell érteni, hogy ez a törvény csak azokra a testekre vonatkozik, amelyek a fénysebességnél sokkal kisebb sebességgel mozognak. A fénysebességhez közeli sebességeknél kissé eltérő törvények működnek, amelyeket a fizika egy speciális relativitáselméleti szakasza adaptált.
Newton harmadik törvénye
Ez talán a legérthetőbb és legegyszerűbb törvény, amely két test kölcsönhatását írja le. Azt mondja, hogy minden erő párban jön létre, vagyis ha az egyik test egy bizonyos erővel hat a másikra, akkor a második test is azonos erővel hat az elsőre.
A törvény tudósok által megfogalmazott szövege a következő: "…két test egymásra ható kölcsönhatása egyenlő egymással, de ellentétes irányban."
Nézzük ki, mi az a newton. A fizikában tehát szokás mindent konkrét jelenségeken figyelembe venniÍme néhány példa a mechanika törvényeinek leírására.
- A vízimadarak, mint a kacsák, halak vagy békák, pontosan úgy mozognak a vízben vagy a vízen keresztül, hogy kapcsolatba lépnek vele. Newton harmadik törvénye azt mondja, hogy amikor az egyik test a másikra hat, mindig ellenhatás lép fel, amely erejét tekintve megegyezik az elsővel, de az ellenkező irányba irányul. Ebből arra következtethetünk, hogy a kacsák mozgása abból adódik, hogy mancsukkal visszanyomják a vizet, és a víz reakciója miatt maguk úsznak előre.
- A mókuskerék kiváló példa Newton harmadik törvényének bizonyítására. Valószínűleg mindenki tudja, mi az a mókuskerék. Ez egy meglehetősen egyszerű kialakítás, amely egy kerékre és egy dobra is emlékeztet. Ketrecbe van beszerelve, hogy a házi kedvencek, például mókusok vagy díszpatkányok szaladgálhassanak. Két test, a kerék és az állat kölcsönhatása mindkét test mozgását okozza. Sőt, amikor a mókus gyorsan fut, akkor a kerék nagy sebességgel forog, és amikor lelassul, a kerék lassabban kezd forogni. Ez ismét bizonyítja, hogy a cselekvés és az ellenhatás mindig egyenlő egymással, bár ellentétes irányúak.
- Minden, ami a bolygónkon mozog, csak a Föld "reagálása" miatt mozog. Furcsának tűnhet, de valójában séta közben csak arra törekszünk, hogy a talajt vagy bármilyen más felületet lökjük. És haladunk előre, mert válaszul a föld lök minket.
Mi a newton: mértékegység illfizikai mennyiség?
A "newton" definíciója a következőképpen írható le: "az erő mértékegysége". De mi a fizikai jelentése? Tehát Newton második törvénye alapján ez egy derivált mennyiség, amelyet olyan erőként határoznak meg, amely képes egy 1 kg tömegű test sebességét 1 m / s-kal megváltoztatni mindössze 1 másodperc alatt. Kiderült, hogy a newton vektormennyiség, vagyis megvan a maga iránya. Amikor erőt fejtünk ki egy tárgyra, például egy ajtót tolunk, egyidejűleg beállítjuk a mozgás irányát, amely a második törvény szerint megegyezik az erő irányával.
Ha követi a képletet, akkor kiderül, hogy 1 Newton=1 kgm/s 2 . A mechanika különféle problémáinak megoldása során nagyon gyakran szükséges a newtonok más mennyiségekké alakítása. A kényelem érdekében bizonyos értékek megtalálásakor ajánlott megjegyezni azokat az alapvető azonosságokat, amelyek a newtonokat más mértékegységekkel kapcsolják össze:
- 1 H=105 dyne (a dina egy mértékegység a CGS rendszerben);
- 1 N=0,1 kgf (a kilogramm-erő az erő mértékegysége az ICSS rendszerben);
- 1 H=10 -3 sten bármilyen test, amelynek tömege 1 tonna).
Az egyetemes gravitáció törvénye
A tudós egyik legfontosabb felfedezése, amely megfordította bolygónk gondolatát, a Newton-féle gravitációs törvény (mi a gravitáció, lásd alább). Természetesen előtte voltak kísérletek a vonzás titkának megfejtéséreFöld. Például Johannes Kepler volt az első, aki felvetette, hogy nemcsak a Földnek van vonzó ereje, hanem maguk a testek is képesek vonzani a Földet.
Azonban csak Newtonnak sikerült matematikailag igazolnia a gravitáció és a bolygómozgás törvénye közötti kapcsolatot. Sok kísérlet után a tudós rájött, hogy valójában nemcsak a Föld vonzza magához a tárgyakat, hanem minden test vonzódik egymáshoz. Levezette a gravitáció törvényét, amely kimondja, hogy bármely testet, beleértve az égitesteket is, olyan erővel vonzzák, amely egyenlő G (gravitációs állandó) és mindkét test tömegének m1 szorzatával. m 2 osztva R2-val (a testek közötti távolság négyzete).
A Newton által levezetett összes törvény és képlet lehetővé tette egy integrált matematikai modell megalkotását, amelyet a mai napig nem csak a Föld felszínén, hanem bolygónkon messze túl is használnak a kutatásban.
Mértékegység-átváltás
A feladatok megoldása során emlékezzen a szabványos SI előtagokra, amelyeket a "newtoni" mértékegységeknél is használnak. Például az űrobjektumokkal kapcsolatos problémáknál, ahol a testek tömege nagy, nagyon gyakran szükséges a nagy értékeket kisebbre egyszerűsíteni. Ha a megoldás 5000 N-nak bizonyul, akkor kényelmesebb lesz a választ 5 kN (kiloNewton) formában írni. Az ilyen egységek kétféleek: többszörösek és részmultiplesek. Itt vannak a leggyakrabban használtak: 102 N=1 hektoNewton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) és 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 milliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
