Obiekty Oponowią się Zmianie

Prawo Newtona Pierwsze

Obiekt stojący spoczywa, a obiekt poruszający się porusza w taki sam sposób i w takim samym kierunku, dopóki nie zostanie poddany działaniu siły niestabilnej.

To właściwość nazywana inercją. Wszystko w uniwersum opiera się na zmianie swojego ruchu.

Książka stojąca na biurku spoczywa tam wiecznie, dopóki coś nie naciska. Hokejówka ślizgająca się na lodzie, na którym brak oporu, ślizgałaby się na zawsze w prostej linii, dopóki coś jej nie zatrzyma.

To było rewolucyjne. Przed Newtonem ludzie uważali, że obiekty naturalnie zwalniają. Newton zrozumiał, że zwalnianie nie jest naturalne: dzieje się to tylko z powodu sił, takich jak tarcie i opór powietrza.

Inercja w codziennym życiu

Doświadczysz Inercji Codziennie

Pasbka istnieją z powodu inercji. Gdy samochód nagłe zatrzymuje się, nie zatrzymujesz się wraz z samochodem: twój ciało nadal porusza się w przód z prędkością początkową samochodu. Pasbka jest siłą nieregularną, która zatrzymuje cię.

Czaru obracającej się szkatułki działa z powodu inercji. Szkatułki są w spoczynku i opierają się przesunięciu. Jeśli szybko wyciągniesz serwetkę, przyciąganie nie ma czasu na zacumowanie szkatułek, a one pozostają na miejscu.

Piłka nożna na ziemi idealnie spoczywa, aż ktoś ją kopnie. Nie ma żadnej chęci poruszania się, żadnej tendencji do poruszania się. Jest całkowicie obojętna.

Siła Równa Masa Razy Przyspieszenie

Prawo Newtona Drugie

Siła równa masę razy przyspieszenie: F = ma

To najbardziej użyteczne równanie w całej fizyce. Mówi Ci trzy rzeczy naraz:

1. Im większą siłę zastosujesz do obiektu, tym więcej przyspieszy (będzie szybciej jeździć, wolniej hamować lub zmieniać kierunek).

2. Im większą masę ma obiekt, tym mniej przyspieszy pod wpływem tej samej siły.

3. Jeśli wiesz o dwóch z trzech wartości: siła, masa lub przyspieszenie, możesz obliczyć trzecią.

Masa to ilość materii, która znajduje się w obiekcie. Mierzy się ją w kilogramach.

Przyspieszenie to szybkość, z jaką zmienia się prędkość. Mierzy się je w metrach na sekundę kwadratową (m/s²).

Siła mierzy się w Newtonach (N): tak, jednostka nosi nazwisko Newtona.

Zastosowanie F = ma

Przesuwanie Wózków Zakupowych

Pomyśl o tej sytuacji: jesteś w sklepie. Przesuwasz puste wózki zakupowe, a one łatwo się poruszają. Następnie wiesz wózek naładowany ciężką żywnością i przesuwasz z tą samą siłą.

Każde działanie ma równoległe przeciwne działanie

Prawo Newtona nr 3

Dla każdego działania istnieje równoległe przeciwne działanie.

Oznacza to, że siły zawsze pojawiają się w parach. Nie można przyciśnięcia bez przyciśnięcia w przeciwnym kierunku.

Gdy chodzisz, Twoja stopa naciska w dół na podłożu, a podłoże naciska w przód na Ciebie. To nacisk w przód jest tym, co porusza Tobą.

Gdy startuje rakieta, nie naciska ona przeciwnie na ziemię lub powietrze. Wyrzuca ciepłe gaz w dół z niezwykłą prędkością, a gaz naciska się na rakiety z równą siłą: w górę.

Gdy pływasz pływacko, Twoje ręce naciskają wodę w tył, a woda naciska na Ciebie w przód.

Siły zawsze są równe pod względem wielkości i przeciwnego kierunku. Zawsze.

Skakanie na Ziemi

Ciekawe pytanie

Gdy skaczesz, Twoje kolana naciskają w dół na Ziemię. Zgodnie z Trzecim Prawem Newtona Ziemia naciska na Ciebie z równą siłą w górę: to jest to, co wyrzuca Cię w powietrze.

Ale oto dziwne miejsce: jeśli naciskasz na Ziemię i Ziemia naciska na Ciebie, to siły są równe. Lecisz w górę. Dlatego Ziemia powinna się poruszać w dół.

Uniwiersalna grawitacja

Prawo Uniwiersalnej Grawitacji Newtona

Newton zauważył, że ta sama siła, która sprawia, że jabłko spada z drzewa, to ta sama siła, która utrzymuje Księżyc w orbicie wokół Ziemi.

Każde ciało o masy wywołuje przyciąganie każdego innego ciała o masy. Siła ta zależy od dwóch czynników:

1. Masa: obiekty o większej masie ciążą mocniej.

2. Odległość: obiekty oddalone od siebie wywołują słabsze przyciąganie. Siła maleje wraz ze wzrostem kwadratu odległości: dwukrotnie dalej oznacza jedną czwartą ciążenia.

Waga w porównaniu z masą

Masa to ilość materii, która jest w Tobie. Nie zmienia się w zależności od miejsca, w którym się znajdujesz.

Waga to siła grawitacji, która działa na Twoją masę. Zmienia się w zależności od miejsca, w którym się znajdujesz.

Na Księżycu masz tę samą masę, ale jedną szóstką mniejszą wagę, ponieważ grawitacja Księżyca jest słabsza.

Dlaczego Księżyc nie spada?

Spada: cały czas. Ale porusza się po bokach tak szybko, że przez chwilę, gdy spada, powierzchnia Ziemi wykona skręt pod nią. Ciągle spada i ciągle omija. To co to orbita to spadanie i omijanie podłogi na zawsze.

Bezwładnie, ale nie bez grawitacji

Zagadka stacji kosmicznej

Astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pływają wokół, jak gdyby byli bezwzględni. Prawdopodobnie zobaczyłeś te filmy: kręcą się, woda tworzy kule pływające, a nic nie spada.

Oto zaskakujące fakty: ISS krąży około 400 km nad Ziemią. W tym wysokości grawitacja jest nadal około 90% tak silna, jak na powierzchni.

Prawa Newtona w rzeczywistości

Siły w inżynierii i sportach

Każda struktura, pojazd i sport na Ziemi przestrzega praw Newtona.

Mosty muszą równoważyć wszystkie siły, aby się nie poruszać (Pierwsza Prawo). Inżynierowie obliczają ciężar ruchu (Drugie Prawo) i zapewniają, że każda podpora oddziałuje z powrotem z równą siłą (Trzecie Prawo).

Rakiety działają wyłącznie na podstawie Trzeciego Prawa: wyrzucanie masy w jednym kierunku powoduje przyspieszenie w drugim. W przestrzeni kosmicznej nie ma powietrza do przeciwdziałania. Odpływ gazów idzie w dół, a rakieta w górę.

Sporty to zastosowane fizyka. Bat na baseballa przenosi siłę na piłkę (Drugie Prawo). Łączący się sprinter oddziałuje z przodu na bloki startowe i bloki oddziałują z powrotem na sprintera (Trzecie Prawo). Kula lodowa przesuwa się po lodzie z minimalnym tłumieniem, pokazując Pierwsze Prawo.

Każdorazowe, gdy inżynier projektuje samochód, most lub statek kosmiczny, rozwiązywają one równania Newtona.

Fizyka w Twoim Ulubionym Sport

Twoja Zmiana

Teraz zastosuj to, co się nauczysz.