Tuntud köieveomängus tegutsevad mõlemad pooled teineteisele (läbi köie) samade jõududega, nagu tuleneb tegevuse ja reaktsiooni seadusest. See tähendab, et ei võida mitte see osapool, kes rohkem tõmbab (nöörist tõmbab), vaid see, kes Maale kõvemini toetub.

Kuidas seletada, et hobune juhib kelku, kui toime ja reaktsiooni seadusest tulenevalt tõmbab kelk hobust tahapoole sama jõumooduliga F2 nagu hobune tõmbab kelku ette (jõud F1)? Miks need jõud ei ole tasakaalus?

Fakt on see, et esiteks, kuigi need jõud on võrdsed ja otse vastandlikud, rakenduvad need erinevatele kehadele ja teiseks mõjuvad teeäärsed jõud ka kelgule ja hobusele (joonis 9).

Kelgule rakendatakse hobusepoolset jõudu F1, mis lisaks sellele jõule kogeb lumel ainult väikest jooksjate hõõrdejõudu f1; nii et kelk hakkab edasi liikuma. Hobusele rakenduvad lisaks kelgu F2 tahapoole suunatud jõule ka ettepoole suunatud jõud f2, mis on suurem kui kelgu jõud, sellelt teepoolelt, millele ta jalgadega toetub. Seetõttu hakkab ka hobune edasi liikuma. Kui paned hobuse jääle, on libedalt jäält tulenev jõud ebapiisav; ja hobune ei liiguta kelku. Sama juhtub ka väga raskelt koormatud vankriga, kui hobune, isegi kui jalad toetuvad jalgadele, ei suuda vankri liigutamiseks piisavalt jõudu tekitada. Pärast seda, kui hobune on kelku liigutanud ja kelk on ühtlases liikumises, tasakaalustatakse jõud f1 jõududega f2 (Newtoni esimene seadus).

Sarnane küsimus tekib ka rongi liikumise analüüsimisel elektriveduri toimel. Ja siin, nagu ka eelmisel juhul, on liikumine võimalik ainult tänu sellele, et lisaks tõmbekeha (hobune, elektrivedur) ja "haagise" (saan, rong) vastasmõju jõududele on ka tõmbekeha. mõjuvad tee või rööbaste küljelt ettepoole suunatud jõud. Täiesti libedal pinnal, millelt "ära tõugata" ei saa, ei saanud ei kelk koos hobusega, rong ega ka auto.

Newtoni kolmas seadus seletab tagasilöögi fenomeni vallandamisel. Kärule paigaldame kahuri mudeli, mis toimib auru (joon. 10) või vedru abil. Laske kärul kõigepealt puhata. Tulistamisel lendab "mürsk" (pistik) ühes suunas ja "relv" veereb tagasi teise suunas.

newtoni kolmanda liikumise tagasilöök

Suurtüki tagasilöök on tagasilöögi tulemus. Tagasilöök pole midagi muud kui mürsu reaktsioon, mis Newtoni kolmanda seaduse kohaselt mõjub mürsu viskavale kahurile. Selle seaduse järgi on kahuri küljelt mürsule mõjuv jõud alati võrdne mürsu küljelt kahurile mõjuva jõuga ja on suunatud sellele vastassuunas.

Sir Isaac Newtoni kolm seadust kirjeldavad massiivsete kehade liikumist ja nende vastasmõju.

Kuigi Newtoni seadused võivad meile tänapäeval tunduda ilmsed, peeti neid enam kui kolm sajandit tagasi revolutsioonilisteks.

Sisu:

Newton on ehk kõige paremini tuntud oma töö tõttu gravitatsiooni ja planeetide liikumise alal. Newton, keda kutsus astronoom Edmond Halley pärast seda, kui ta tunnistas, et ta oli kaotanud tõendid elliptiliste orbiitide kohta paar aastat varem, avaldas oma seadused 1687. aastal oma algses Philosophiæ Naturalis Principia Mathematicas (Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted), milles ta vormistas selle kirjelduse. kuidas massiivsed kehad välisjõudude mõjul liiguvad.

Sõnastades oma kolm seadust, lihtsustas Newton massiivsete kehade poole pöördumist, pidades neid matemaatilisteks punktideks ilma suuruse ja pöörlemiseta. See võimaldas tal ignoreerida selliseid tegureid nagu hõõrdumine, õhutakistus, temperatuur, materjali omadused jne ning keskenduda nähtustele, mida saab kirjeldada ainult massi, pikkuse ja aja mõistes. Järelikult ei saa neid kolme seadust kasutada suurte jäikade või deformeeruvate objektide käitumise täpsuse kirjeldamiseks. Kuid paljudel juhtudel annavad need sobivad täpsed ligikaudsed hinnangud.

Newtoni seadused

Newtoni seadused viitavad massiivsete kehade liikumisele inertsiaalses tugiraamistikus, mida mõnikord nimetatakse ka Newtoni tugiraamistikuks, kuigi Newton ise ei kirjeldanud sellist raamistikku. Inertsiaalset tugisüsteemi võib kirjeldada kui kolmemõõtmelist koordinaatsüsteemi, mis on kas paigal või ühtlaselt lineaarne, st ei kiirenda ega pöörle. Ta avastas, et liikumist sellises inertsiaalses tugisüsteemis saab kirjeldada kolme lihtsa seadusega.

Newtoni esimene liikumisseadus

Loeb: Kui jõud kehale ei mõju või nende mõju kompenseeritakse, siis on see keha puhkeseisundis või ühtlases sirgjoonelises liikumises. See tähendab lihtsalt, et asjad ei saa iseenesest alata, peatuda ega suunda muuta.

Sellise muutuse esilekutsumiseks on vaja jõudu väljastpoolt. Seda massiivsete kehade omadust seista vastu liikumise muutustele nimetatakse mõnikord inertsiks.

Kaasaegses füüsikas sõnastatakse Newtoni esimene seadus tavaliselt järgmiselt:

On olemas sellised tugisüsteemid, mida nimetatakse inertsiaalseteks ja mille suhtes materiaalsed punktid, kui neile ei mõju ükski jõud (või toimivad vastastikku tasakaalustatud jõud), on puhkeseisundis või ühtlases sirgjoonelises liikumises.

Newtoni teine ​​liikumisseadus

Kirjeldab, mis juhtub massiivse kehaga, kui sellele mõjub välisjõud. See ütleb: Objektile mõjuv jõud on võrdne selle objekti kiirenduse massiga. See on kirjutatud matemaatilisel kujul F = ma, kus F on jõud, m on mass ja a on kiirendus. Rasvased tähed näitavad, et jõud ja kiirendus on vektorid, mis tähendab, et neil on nii suurus kui suund. Jõud võib olla üks jõud või see võib olla rohkem kui ühe jõu vektorsumma, mis on pärast kõigi jõudude ühendamist puhas jõud.

Kui konstantne jõud mõjutab massiivset keha, paneb see selle kiirendama, st muutma oma kiirust konstantsel kiirusel. Lihtsamal juhul põhjustab liikumatule objektile rakendatav jõud selle kiirenduse jõu suunas. Kui aga objekt juba liigub või kui seda olukorda vaadatakse liikuvast tugiraamist, võib see keha näida kiirendavat, aeglustavat või muutvat suunda olenevalt jõu suunast ja objekti suundadest. ja tugiraam liiguvad üksteise suhtes.

Kaasaegses füüsikas sõnastatakse Newtoni teine ​​seadus tavaliselt järgmiselt:

Inertsiaalses tugiraamistikus on kiirendus, mille konstantse massiga punkt saab, võrdeline kõigi sellele rakendatavate jõudude resultandiga ja pöördvõrdeline selle massiga.

Mõõtühikute sobiva valiku korral saab selle seaduse kirjutada valemi kujul:

Newtoni kolmas liikumisseadus

Loeb: Iga tegevuse jaoks on võrdne reaktsioon. See seadus kirjeldab, mis juhtub kehaga, kui see teisele kehale jõudu avaldab. Jõud kohtuvad alati paarikaupa, nii et kui üks keha surub teist, tõukab teine ​​keha sama tugevalt tagasi. Näiteks kui lükkad vankrit, lükatakse käru sinust eemale; kui tõmbad nöörist, kaldub nöör tagasi sinu poole; kui gravitatsioon tõmbab sind maa poole, surub maa sind ja kui rakett süütab enda taga oma kütuse, surutakse paisuv heitgaas raketile, põhjustades selle kiirenduse.

Kui üks objekt on teisest palju-palju massiivsem, eriti kui esimene objekt on Maaga seotud, kandub praktiliselt kogu kiirendus teisele objektile ja esimese objekti kiirendust võib julgelt ignoreerida. Näiteks kui viskasite palli läände, ei pea te eeldama, et panite Maa kiiremini pöörlema, kui pall oli õhus. Kui aga oled rulluiskudel ja oled visanud keeglipalli, hakkad sa märgatava kiirusega tagasi liikuma.

Kaasaegses füüsikas sõnastatakse Newtoni kolmas seadus tavaliselt järgmiselt:

Materiaalsed punktid interakteeruvad üksteisega sama laadi jõududega, mis on suunatud piki neid punkte ühendavat sirgjoont, mis on suuruselt võrdsed ja vastupidised:

Neid kolme seadust on testitud lugematute katsetega viimase kolme sajandi jooksul ja neid kasutatakse endiselt laialdaselt, et kirjeldada, millist tüüpi esemeid ja kiirusi me oma igapäevaelus kohtame. Need on aluseks sellele, mida praegu nimetatakse klassikaliseks mehaanikaks, nimelt selliste massiivsete objektide uurimisele, mis on suuremad kui kvantmehaanika väga väikesed skaalad ja mis liiguvad aeglasemalt kui relativistliku mehaanika väga suured kiirused.

3. Newtoni seadused. Näiteid Newtoni seaduste avaldumisest looduses ja nende seaduste kasutamisest tehnikas

Newtoni esimene seadus.On selliseid tugiraame, mille suhtes translatsiooniliselt liikuv keha säilitab oma kiiruskonstanti, kui teised kehad sellele ei mõju (või kompenseeritakse teiste kehade tegevus). Seda seadust nimetatakse sageli inertsi seadus, kuna kehale avalduvate välismõjude kompenseerimisel püsiva kiirusega liikumist nimetatakse inerts.Newtoni teine ​​seadus.Kehale mõjuv jõud on võrdne kehamassi korrutisega selle jõu poolt tekitatava kiirendusega .
- kiirendus on otseselt võrdeline mõjuva (või resultant-) jõuga ja pöördvõrdeline kehamassiga. Newtoni kolmas seadus. Kehade vastasmõju katsetest järeldub
, Newtoni teisest seadusest
ja
, seega
... Kehadevahelised vastasmõjujõud: suunatud piki üht sirgjoont, suuruselt võrdne, vastupidise suunaga, rakenduvad erinevatele kehadele (seetõttu ei suuda nad üksteist tasakaalustada), toimivad alati paaris ja on ühesuguse olemusega. Newtoni seadused täituvad üheaegselt, need võimaldavad selgitada planeetide, nende looduslike ja tehissatelliitide liikumismustreid. Vastasel juhul võimaldavad need ennustada planeetide trajektoore, arvutada kosmoselaevade trajektoore ja nende koordinaate igal ajahetkel. Maapealsetes tingimustes võimaldavad need selgitada veevoolu, arvukate ja mitmekesiste sõidukite liikumist (autode, laevade, lennukite, rakettide liikumine). Kõigi nende liikumiste, kehade ja jõudude puhul kehtivad Newtoni seadused.

4. Kehade vastastikmõju: gravitatsioon, elastsus, hõõrdumine. Näited nende jõudude avaldumisest looduses ja tehnikas

Erinevate kehadega tehtud katsed näitavad, et kahe keha vastasmõjul saavad mõlemad kehad vastassuundadesse suunatud kiirendusi. Sel juhul on vastastikmõjus olevate kehade kiirenduste absoluutväärtuste suhe võrdne nende masside pöördsuhtega
... Tavaliselt arvutatakse ühe keha (selle, mille liikumist uuritakse) kiirendus. Lühidalt nimetatakse kiirendust põhjustava teise keha mõju jõuga. Mehaanika tegeleb jõuga gravitatsioon, jõudu elastsus ja jõudu hõõrdumine. Gravitatsioon on jõud, millega Maa tõmbab enda poole kõiki selle pinna lähedal olevaid kehasid (
). Raskusjõud rakendub kehale endale ja see on suunatud vertikaalselt allapoole (joonis 1a). Elastne jõud tekib siis, kui keha on deformeerunud (joonis 1 b), see on suunatud vastastikmõjus olevate kehade kontaktpinnaga risti. Pikenemine on võrdeline pikenemisega:
Märk "-" näitab, et elastsusjõud on suunatud pikenemisele vastupidises suunas, k - jäikus (vedru) sõltub selle geomeetrilistest mõõtmetest ja materjalist. Nimetatakse jõudu, mis tekib kehade kokkupuutekohas ja takistab nende suhtelist liikumist hõõrdejõud. Kui keha libiseb ükskõik millisel pinnal, siis selle liikumist takistab libisemishõõrdejõud
, kus N on toe reaktsioonijõud (joonis 2), m on libisemishõõrdetegur. Libmishõõrdejõud on alati suunatud keha liikumise vastu. Gravitatsioon ja elastsus on jõud, mis sõltuvad vastastikku mõjutavate kehade koordinaatidest üksteise suhtes. Hõõrdejõud sõltub keha kiirusest, kuid ei sõltu koordinaatidest. Nii looduses kui ka tehnikas avalduvad need jõud üheaegselt või paarikaupa. Näiteks hõõrdejõud suureneb raskusjõu suurenedes. Igapäevaelus suureneb kasulik hõõrdumine sageli ja kahjulik hõõrdumine nõrgeneb (kasutatakse määrdeainet, asendatakse libisemishõõrdumine veerehõõrdumisega).

MÄÄRATLUS

Newtoni kolmanda seaduse sõnastus... Kaks keha mõjutavad teineteist võrdse mooduli ja vastassuunas. Nendel jõududel on sama füüsiline olemus ja need on suunatud piki nende rakenduspunkte ühendavat sirgjoont.

Newtoni kolmanda seaduse kirjeldus

Näiteks laual lebav raamat mõjub lauale jõuga, mis on otseselt proportsionaalne tema omaga ja on suunatud vertikaalselt allapoole. Newtoni kolmanda seaduse järgi mõjub laud raamatule samal ajal absoluutselt sama jõuga, kuid mitte allapoole, vaid ülespoole suunatud.

Kui õun langeb puu otsast, siis see Maa mõjub õunale oma gravitatsioonilise külgetõmbejõu jõul (mille tulemusena õun liigub ühtlaselt Maa pinnale), kuid samal ajal tõmbab õun ka Maad. endale sama jõuga. Ja see, et meile tundub, et maa peale kukub õun, mitte vastupidi, on tagajärg. Õuna mass, võrreldes Maa massiga, on võrreldamatuseni väike, seetõttu on just õun see, mis on vaatleja silmale märgatav. Maa mass, võrreldes õuna massiga, on tohutu, seega on selle kiirendus praktiliselt märkamatu.

Samamoodi, kui me palli lööme, lööb pall meid tagasi. Teine asi on see, et palli mass on palju väiksem kui inimese kehal ja seetõttu pole selle mõju praktiliselt tunda. Kui aga lüüa jalaga rasket raudpalli, on vastus hästi tunda. Tegelikult lööme me iga päev mitu korda väga-väga rasket palli – meie planeeti. Me surume teda igal sammul, kuid samal ajal ei lenda ära mitte tema, vaid meie. Ja seda kõike sellepärast, et planeet on massilt meist miljoneid kordi suurem.

Seega väidab Newtoni kolmas seadus, et jõud kui vastastikmõju mõõdud tekivad alati paarikaupa. Need jõud ei ole tasakaalus, kuna neid rakendatakse alati erinevatele kehadele.

Newtoni kolmas seadus on täidetud ainult mis tahes laadi jõudude puhul ja kehtib nende jaoks.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Harjutus

Võrrelge kahe sama raadiusega kuuli kiirendusmooduleid interaktsiooni ajal, kui esimene kuul on valmistatud terasest ja teine ​​​​pliist.

Lahendus

Teeme joonise Löögijõud, millega teine ​​kuul mõjutab esimest: ja löögijõud, millega esimene kuul teisele mõjub: Newtoni kolmanda seaduse järgi on need jõud vastassuunalised ja suuruselt võrdsed, nii et seda saab kirjutada. Tuntud köieveomängus tegutsevad mõlemad pooled teineteisele (läbi köie) samade jõududega, nagu tuleneb tegevuse ja reaktsiooni seadusest. See tähendab, et ei võida mitte see osapool, kes rohkem tõmbab (nöörist tõmbab), vaid see, kes Maale kõvemini toetub. Kuidas seletada, et hobune kannab kelku, kui toime ja reaktsiooni seadusest tulenevalt tõmbab kelk hobust tagasi sama jõumooduliga F 2, millega hobune tõmbab kelku ette (jõud F 1)? Miks need jõud ei ole tasakaalus? Fakt on see, et esiteks, kuigi need jõud on võrdsed ja otse vastandlikud, rakenduvad need erinevatele kehadele ja teiseks mõjuvad teeäärsed jõud ka kelgule ja hobusele (joonis 9). Jõud F 1 hobuse küljelt rakendatakse kelgule, kogedes lisaks sellele jõule ainult väikest hõõrdejõudu f 1 jooksja lumel; nii et kelk hakkab edasi liikuma. Hobusele, lisaks jõudu kelgust F 2 suunatud tahapoole, rakendatakse sellelt tee küljelt, millele see jalgadega toetub, jõududega f 2, suunatud ettepoole ja suurem kui kelgult lähtuv jõud. Seetõttu hakkab ka hobune edasi liikuma. Kui paned hobuse jääle, on libedalt jäält tulenev jõud ebapiisav; ja hobune ei liiguta kelku. Sama juhtub ka väga raskelt koormatud vankriga, kui hobune, isegi kui jalad toetuvad jalgadele, ei suuda vankri liigutamiseks piisavalt jõudu tekitada. Pärast seda, kui hobune on kelku liigutanud ja kelk liigub ühtlaselt, jõud f 1 tasakaalustatakse jõududega f 2 (Newtoni esimene seadus). Sarnane küsimus tekib ka rongi liikumise analüüsimisel elektriveduri toimel. Ja siin, nagu ka eelmisel juhul, on liikumine võimalik ainult tänu sellele, et lisaks tõmbekeha (hobune, elektrivedur) ja "haagise" (saan, rong) vastasmõju jõududele on ka tõmbekeha. mõjuvad tee või rööbaste küljelt ettepoole suunatud jõud. Täiesti libedal pinnal, millelt "ära tõugata" ei saa, ei saanud ei kelk koos hobusega, rong ega ka auto. Newtoni kolmas seadus võimaldab meil selgitada tagasilöögi nähtus kui vallandati. Kärule paigaldame kahuri mudeli, mis toimib auru (joon. 10) või vedru abil. Laske kärul kõigepealt puhata. Tulistamisel lendab "mürsk" (pistik) ühes suunas ja "relv" veereb tagasi teise suunas. Suurtüki tagasilöök on tagasilöögi tulemus. Tagasilöök pole midagi muud kui mürsu reaktsioon, mis Newtoni kolmanda seaduse kohaselt mõjub mürsu viskavale kahurile. Selle seaduse järgi on kahuri küljelt mürsule mõjuv jõud alati võrdne mürsu küljelt kahurile mõjuva jõuga ja on suunatud sellele vastassuunas. Prindi Toeta projekti – jaga linki, aitäh! Loe ka Pulmatort ja päts Parfümeeriamaja-muuseum "Novaja Zarya" Selle eest, mida nad armastavad "Novaya Zarya" Kuidas puhastada ja taastada nahast rahakotti