Formula, Eksperimen dan Latihan Undang -undang Pertama Newton

The Undang -undang pertama Newton, juga dikenali sebagai Undang -undang Inercia, Ia pertama kali dicadangkan oleh Isaac Newton, fizikal, ahli matematik, ahli falsafah, ahli teologi, pencipta dan ahli alkimia. Undang -undang ini menetapkan perkara berikut: "Sekiranya objek tidak tertakluk kepada mana -mana daya, atau jika kuasa yang bertindak di atasnya dibatalkan antara satu sama lain, maka ia akan terus bergerak dengan kepantasan yang berterusan dalam garis lurus."

Dalam pernyataan ini, kata kunci akan bersambung. Sekiranya premis undang -undang dipenuhi, maka objek itu akan diteruskan dengan pergerakannya seperti yang ada. Kecuali kekuatan tidak seimbang muncul dan mengubah keadaan pergerakan.

Penjelasan undang -undang pertama Newton. Sumber: Diri Diri.

Ini bermakna bahawa jika objek berehat akan terus berehat, kecuali jika kekuatan membawanya keluar dari keadaan itu. Ia juga bermaksud bahawa jika objek bergerak dengan kelajuan tetap dalam arah lurus, ia akan terus bergerak dengan cara itu. Hanya akan berubah apabila ejen luaran menjalankan kekuatan kepadanya dan mengubah kelajuannya.

[TOC]

Latar belakang undang -undang

Isaac Newton dilahirkan di Woolshorpe Manor (United Kingdom) pada 4 Januari 1643 dan meninggal dunia di London pada tahun 1727.

Tarikh tepat di mana Sir Isaac Newton menemui tiga undang -undang dinamiknya tidak diketahui dengan pasti, termasuk undang -undang pertama. Tetapi diketahui bahawa sudah lama sebelum penerbitan buku terkenal Prinsip Matematik Falsafah Semula Jadi, 5 Julai 1687.

Kamus Akademi Sepanyol Diraja mentakrifkan perkataan inersia seperti berikut:

"Dimiliki oleh mayat mengekalkan status atau pergerakan mereka jika bukan untuk tindakan kekuatan".

Istilah ini juga digunakan untuk mengesahkan bahawa keadaan mana.

Visi Pre Newtonian

Sebelum Newton, idea -idea utama adalah ahli falsafah Yunani yang hebat Aristotle, yang mendakwa bahawa untuk objek tetap bergerak, adalah perlu bahawa kekuatan bertindak di atasnya. Apabila daya berhenti, maka pergerakan itu juga akan melakukannya. Tidak begitu, tetapi hari ini ramai yang berfikir demikian.

Galileo Galilei, seorang ahli astronomi dan ahli fizik Itali yang cemerlang yang tinggal di antara 1564 dan 1642, berpengalaman dan menganalisis pergerakan mayat.

Salah satu pemerhatian Galileo adalah bahawa badan yang meluncur di permukaan yang licin dan digilap dengan dorongan awal tertentu, mengambil masa yang lebih lama untuk berhenti dan mempunyai laluan yang lebih besar dalam garis lurus, setakat geseran antara badan dan permukaannya lebih rendah.

Jelas bahawa Galileo menguruskan idea inersia, tetapi tidak merumuskan pernyataan seperti yang tepat seperti Newton.

Boleh melayani anda: keseimbangan terjemahan: syarat, contoh, latihan

Berikut adalah beberapa eksperimen mudah, yang pembaca boleh menjalankan dan menyokong hasilnya. Pemerhatian juga akan dianalisis mengikut pandangan Aristotelia pergerakan dan penglihatan Newtonian.

Eksperimen mengenai inersia

Eksperimen 1

Kotak dipromosikan di lantai dan kemudian daya penggerak digantung. Kita perhatikan bahawa kotak perjalanan perjalanan kecil sehingga berhenti.

Mari kita mentafsirkan percubaan sebelumnya dan hasilnya, dalam rangka teori sebelum Newton dan kemudian menurut undang -undang pertama.

Dalam penglihatan Aristotelian penjelasannya sangat jelas: kotak itu berhenti kerana kekuatan yang memindahkannya digantung.

Di dalam penglihatan Newtonian kotak di lantai/lantai tidak dapat terus bergerak dengan kelajuan yang ada pada masa kekuatan itu digantung, kerana di antara lantai dan kotak ada daya yang tidak seimbang, yang menjadikan kelajuan berkurangan sehingga Kotak berhenti. Ini adalah daya geseran.

Dalam eksperimen ini, premis undang -undang pertama Newton tidak dipenuhi, jadi kotak itu berhenti.

Eksperimen 2 

Sekali lagi ia adalah kotak di lantai/lantai. Pada kesempatan ini kekuatan dikekalkan di dalam kotak, sehingga daya geseran mengimbangi atau seimbang. Ini berlaku apabila kita mendapatkan kotak untuk terus terus dan ke arah lurus.

Eksperimen ini tidak bercanggah dengan visi Aristotelia pergerakan: kotak bergerak sentiasa kerana daya dikenakan ke atasnya.

Juga tidak bercanggah dengan pendekatan Newton, kerana semua kekuatan yang bertindak di dalam kotak seimbang. Mari kita lihat:

• Ke arah mendatar daya yang dikenakan di atas kotak adalah sama dan arah yang bertentangan dengan daya geseran antara kotak dan lantai.
• Maka daya bersih dalam arah mendatar adalah sifar, itulah sebabnya kotak mengekalkan kelajuan dan arahnya.

Juga ke arah menegak daya seimbang, kerana berat kotak yang merupakan daya yang menunjuk secara menegak betul -betul dikompensasi oleh daya sentuh (atau normal) bahawa tanah mengerahkan pada kotak secara menegak ke atas.

Dengan cara ini, berat kotak adalah disebabkan oleh tarikan graviti bumi.

Eksperimen 3

Kami teruskan dengan kotak yang disokong di lantai. Di arah menegak daya seimbang, iaitu kekuatan menegak bersih adalah sifar. Pastinya sangat mengejutkan jika kotak itu bergerak.  Tetapi dalam arah mendatar terdapat daya geseran.

Boleh melayani anda: Kelebihan mekanikal: formula, persamaan, pengiraan dan contoh

Sekarang, untuk premis undang -undang pertama Newton dapat dipenuhi, kita perlu mengurangkan geseran untuk ekspresi minimumnya. Ini dapat dicapai cukup kira -kira jika kita mencari permukaan yang sangat licin yang mana kita menyembur minyak silikon.

Oleh kerana minyak silikon mengurangkan geseran hampir menjadi sifar, jadi apabila kotak ini secara mendatar, ia akan mengekalkan kelajuan dan arahnya dengan bahagian panjang.

Ia adalah fenomena yang sama yang berlaku dengan skater di landasan ais, atau dengan cakera hoki ais ketika mereka didorong dan melepaskan akaun mereka sendiri.

Dalam situasi yang diterangkan, di mana gosok.

Dalam penglihatan Aristotelia ini tidak dapat berlaku, kerana menurut teori naif ini, pergerakan itu hanya berlaku apabila terdapat kekuatan bersih pada objek yang bergerak.

Permukaan ais boleh dipertimbangkan dengan geseran yang sangat sedikit. Sumber: Pixabay.

Penjelasan undang -undang pertama Newton

Inersia dan jisim

Jisim adalah jumlah fizikal yang menunjukkan jumlah perkara yang mengandungi badan atau objek.

Jisim kemudiannya adalah harta benda intrinsik. Tetapi perkara terdiri daripada atom, yang mempunyai jisim. Jisim atom tertumpu dalam nukleus. Ia adalah proton dan neutron nukleus yang praktikal menentukan jisim atom dan perkara.

Jisim umumnya diukur dalam kilogram (kg), ia adalah unit asas sistem unit antarabangsa (SI).

Prototaip atau rujukan Kg adalah silinder platinum dan iridium yang disimpan di pejabat berat dan langkah -langkah antarabangsa di Sèvres di Perancis, walaupun pada tahun 2018 ia dikaitkan dengan pemalar Planck dan definisi baru berkuatkuasa dari 20 Mei 2019.

Nah, ia berlaku bahawa inersia dan doh berkaitan. Jisim yang lebih besar, inersia yang lebih besar mempunyai objek. Jauh lebih sukar atau mahal dari segi tenaga untuk mengubah keadaan pergerakan yang lebih besar daripada yang lain kurang besar.

Contoh

Sebagai contoh, lebih banyak kekuatan dan lebih banyak kerja diperlukan untuk mengambil kotak satu tan (1000 kg) dari rehat daripada satu kilogram yang lain (1 kg). Itulah sebabnya biasanya dikatakan bahawa yang pertama mempunyai lebih inersia daripada yang kedua.

Oleh kerana hubungan antara inersia dan jisim, Newton menyedari bahawa kelajuan tidak mewakili keadaan pergerakan. Itulah sebabnya dia menentukan jumlah yang dikenali sebagai jumlah pergerakan Sama ada momentum yang dilambangkan dengan liriknya p Dan ia adalah produk jisim m Untuk kelajuan v:

Ia boleh melayani anda: Undang -undang Grashof: Kes, Mekanisme, Contoh, Aplikasi

 p = m v

Yang berani di p dan dalam v Mereka menunjukkan bahawa ini adalah kuantiti fizikal vektor, iaitu, mereka adalah kuantiti dengan magnitud, arah dan makna.

Sebaliknya jisim m Ia adalah kuantiti skalar, yang diberikan nombor yang mungkin lebih besar daripada atau sama dengan sifar, tetapi tidak pernah negatif. Sehingga masa kini, objek jisim negatif belum dijumpai di alam semesta yang diketahui.

Newton membawa imaginasi dan abstraksi ke arah yang melampau, mendefinisikan panggilan Zarah percuma. Zarah adalah titik material. Iaitu, ia seperti titik matematik tetapi dengan jisim:

Zarah bebas adalah zarah yang begitu terpencil, setakat ini dari objek lain di alam semesta yang tidak dapat menghasilkan beberapa interaksi atau kekuatan di atasnya.

Kemudian Newton terus menentukan sistem rujukan inersia, yang akan menjadi mereka di mana tiga undang -undang mereka digunakan. Berikut adalah definisi mengikut konsep -konsep ini:

Sistem rujukan inersia

Setiap sistem koordinat yang dikaitkan dengan zarah bebas, atau yang dipindahkan pada kelajuan tetap berkenaan dengan zarah bebas akan menjadi sistem rujukan inersia.

Undang -undang Pertama Newton (Undang -undang Inersia)

Sekiranya zarah bebas, maka ia mempunyai jumlah pergerakan yang tetap berkenaan dengan sistem rujukan inersia.

Undang -undang pertama Newton dan jumlah pergerakan. Sumber: Diri Diri.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Album hoki adalah 160 gram di gelanggang ais pada 3 km/j. Cari jumlah pergerakan anda.

Penyelesaian

Massa album dalam kilogram adalah: m = 0.160 kg.

Kelajuan dalam meter di atas kedua: v = (3/3.6) m/s = 0.8333 m/s

Jumlah pergerakan atau momentum p dikira seperti berikut: p = m*v = 0.1333 kg* m/s,

Latihan 2

Geseran pada album sebelumnya dianggap tidak sah, jadi momentum dipelihara sementara tidak ada yang mengubah kursus lurus album. Walau bagaimanapun, diketahui bahawa dua pasukan bertindak pada album: berat cakera dan daya hubungan atau normal bahawa lantai mengasyikkan di atasnya.

Kirakan nilai daya normal di Newtons dan arahnya.

Penyelesaian

Oleh kerana momentum dipelihara, daya yang dihasilkan pada album hoki mestilah sifar. Berat titik secara menegak dan ok: p = m *g = 0.16 kg * 9.81 m/s²

Kekuatan normal semestinya mengatasi berat badan, jadi ia mesti mendaftar secara menegak dan magnitudnya akan menjadi 1.57 n.

Artikel yang menarik

Contoh undang -undang Newton dalam kehidupan sebenar.

Rujukan

1. Alonso m., Finn e. Fizik Jilid I: Mekanik. 1970. Dana pendidikan antara Amerika s.Ke.
2. Hewitt, ms. Sains Fizikal Konsep. Edisi Kelima. Pearson. 67-74.
3. Young, Hugh. Fizik universiti dengan fizik moden. Edisi ke -14. Pearson. 105 - 107.