νόμοι του νεύτωνα

Εξηγούμε τι είναι οι Νόμοι του Νεύτωνα, πώς εξηγούν την αδράνεια, τη δυναμική και την αρχή δράσης-αντίδρασης.

Οι νόμοι του Νεύτωνα μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε την κίνηση.

Ποιοι είναι οι νόμοι του Νεύτωνα;

Οι Νόμοι του Νεύτωνα ή οι Νόμοι Κίνησης του Νεύτωνα είναι οι τρεις θεμελιώδεις αρχές στις οποίες βασίζεται η κλασική μηχανική, ένας από τους κλάδους του φυσικός. Υποστηρίχθηκαν από τον Sir Isaac Newton στο έργο του Philosohiae naturalis principia mathematica («Μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας») του 1687.

Αυτό το σύνολο φυσικών νόμων έφερε επανάσταση στις βασικές έννοιες σχετικά με το κίνηση των σωμάτων που είχε η ανθρωπότητα. Μαζί με τις συνεισφορές του Galileo Galilei, αποτελεί τη βάση τουδυναμικός. Όταν συνδυάζεται με τοΟ παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, μας επιτρέπει να συμπεράνουμε και να εξηγήσουμε τους Νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών.

Ωστόσο, οι Νόμοι του Νεύτωνα ισχύουν μόνο εντός αδρανειακών πλαισίων αναφοράς, δηλαδή εκείνων που δεν επιταχύνονται και στα οποία παρεμβαίνουν μόνο πραγματικές δυνάμεις. Επιπλέον, αυτοί οι νόμοι ισχύουν για αντικείμενα που κινούνται με ταχύτητα πολύ μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός (300.000 km / s).

Οι νόμοι του Νεύτωνα ξεκινούν από την θεώρηση της κίνησης ως το μετατόπιση από ένα αντικείμενο από το ένα μέρος στο άλλο, λαμβάνοντας υπόψη το μέρος όπου εμφανίζεται, το οποίο μπορεί επίσης να κινείται με σταθερή ταχύτητα σε σχέση με ένα άλλο μέρος.

Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα ή Νόμος της Αδράνειας

ο Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα έρχεται σε αντίθεση με μια αρχή που διατυπώνεται στο αρχαιότητα από τον Έλληνα σοφό Αριστοτέλη, για τον οποίο ένα σώμα μπορούσε να διατηρήσει την κίνησή του μόνο αν α δύναμη παραπεταμένος. Ο Νεύτωνας δηλώνει αντίθετα ότι:

«Κάθε σώμα επιμένει στην κατάσταση ηρεμίας ή της ομοιόμορφης ευθύγραμμης κίνησης, εκτός εάν αναγκαστεί να αλλάξει την κατάστασή του από δυνάμεις που του ασκούνται».

Επομένως, ένα αντικείμενο που κινείται ή που βρίσκεται σε ηρεμία δεν μπορεί να αλλάξει αυτή την κατάσταση, εκτός εάν ασκηθεί κάποιο είδος δύναμης σε αυτό.

Σύμφωνα με αυτή την αρχή, η κίνηση περιλαμβάνει μεγέθη που είναι διανυσματικά (προικισμένα με κατεύθυνση και αίσθηση). Η επιτάχυνση μπορεί να υπολογιστεί από την αρχική και την τελική ταχύτητα. Επιπλέον, προτείνει ότι τα σώματα σε κίνηση τείνουν πάντα να μετατοπίζονται σε μια ευθεία και ομοιόμορφη διαδρομή.

Ένα τέλειο παράδειγμα του νόμου τουαδράνεια αποτελείται από αθλητή βαρών στους Ολυμπιακούς Αγώνες. Ο αθλητής αποκτά ορμή κινούμενος σε κύκλους, περιστρέφοντας το βάρος που είναι δεμένο με σχοινί στον δικό του άξονα (κυκλική κίνηση), μέχρι να φτάσει στοεπιτάχυνση απαραίτητο για να το απελευθερώσετε και να το παρακολουθήσετε να πετά σε ευθεία γραμμή (ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση).

Αυτή η ευθύγραμμη κίνηση συνεχίζεται μέχρι τοβαρύτητα η τροχιά του καμπυλώνεται. Ταυτόχρονα, η τριβή του αντικειμένου με τον αέρα επιβραδύνεται (αρνητική επιτάχυνση) μέχρι να πέσει.

Δεύτερος νόμος ή θεμελιώδης νόμος της δυναμικής

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα σχετίζεται με τη δύναμη, τη μάζα και την επιτάχυνση.

Σε αυτόν τον νόμο ο Νεύτωνας ορίζει την έννοια της δύναμης (που αντιπροσωπεύεται από φά), δηλώνοντας ότι:

«Η αλλαγή μιας κίνησης είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη που εκτυπώνεται σε αυτήν και λαμβάνει χώρα σύμφωνα με την ευθεία γραμμή κατά την οποία τυπώνεται αυτή η δύναμη».

Αυτό σημαίνει ότι η επιτάχυνση ενός κινούμενου αντικειμένου ανταποκρίνεται πάντα στο ποσό της δύναμης που εφαρμόζεται σε αυτό σε μια δεδομένη στιγμή, για να τροποποιήσει την τροχιά ή την ταχύτητά του.

Από αυτές τις σκέψεις προκύπτει η θεμελιώδης εξίσωση του δυναμικός για αντικείμενα σταθερής μάζας:

Προκύπτουσα δύναμη (Fresultant) = μάζα (m) x επιτάχυνση (a)

Μια καθαρή δύναμη δρα σε ένα σώμα του μάζα σταθερό και σας δίνει μια ορισμένη επιτάχυνση. Σε περιπτώσεις όπου η μάζα δεν είναι σταθερή, ο τύπος θα επικεντρωθεί περισσότερο στην ορμή (p), σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

Ποσότητα κίνησης (p) = μάζα (m) x ταχύτητα (v). Ως εκ τούτου: Fneta = d (m.v) / dt.

Έτσι, η δύναμη μπορεί να σχετίζεται με την επιτάχυνση και τη μάζα, ανεξάρτητα από το αν η τελευταία είναι μεταβλητή ή όχι.

Για παράδειγμα αυτού του δεύτερου νόμου, η περίπτωση της ελεύθερης πτώσης είναι ιδανική: αν ρίξουμε μια μπάλα του τένις από ένα κτίριο, η επιτάχυνση που έχει θα αυξηθεί όσο καιρός παρέρχεται, αφού το δύναμη της βαρύτητας. Έτσι, η αρχική του ταχύτητα θα είναι μηδέν, αλλά θα του ασκείται σταθερή δύναμη σε ευθεία γραμμή, προς τα κάτω.

Τρίτος νόμος ή Αρχή δράσης και αντίδρασης

Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα,

«Κάθε δράση αντιστοιχεί σε μια ίση αντίδραση αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση: που σημαίνει ότι οι αμοιβαίες ενέργειες δύο σωμάτων είναι πάντα ίσες και κατευθύνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση».

Με αυτόν τον τρόπο, όποτε ασκείται δύναμη σε ένα αντικείμενο, ασκεί παρόμοια δύναμη σε ένα αντικείμενο διεύθυνση αντίθετα και ίσης έντασης, οπότε αν δύο αντικείμενα (1 και 2) αλληλεπιδράσουν, η δύναμη που ασκεί το ένα στο άλλο θα είναι ίση σε μέγεθος με αυτή που ασκεί το άλλο στο πρώτο, αλλά αντίθετου πρόσημου.

Δηλαδή: F1-2 = F2-1. Η πρώτη δύναμη θα είναι γνωστή ως «δράση» και η δεύτερη δύναμη ως «αντίδραση».

Για να αποδείξουμε αυτόν τον τρίτο νόμο, αρκεί να παρατηρήσουμε τι συμβαίνει όταν δύο άτομα παρόμοιου βάρους τρέχουν σε αντίθετες κατευθύνσεις και συγκρούονται: και οι δύο θα δεχτούν τη δύναμη του άλλου και θα εκτιναχθούν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το ίδιο συμβαίνει όταν μια μπάλα αναπηδά από τον τοίχο και πετάγεται μέσα διεύθυνση αντίθετα, με δύναμη παρόμοια με αυτή που προβάλλουμε όταν το πετάμε.

Isaac Newton Βιογραφία

Μεταξύ άλλων συνεισφορών, ο Ισαάκ Νεύτων ανακάλυψε το χρωματικό φάσμα του φωτός.

Ο Isaac Newton (1642-1727) γεννήθηκε στο Lincolnshire της Αγγλίας. Γιος πουριτανών αγροτών, η γέννησή του ήταν τραυματική και ήρθε στον κόσμο τόσο αδύνατος και αδύναμος που υπέθεσαν ότι δεν θα ζούσε πολύ.

Ωστόσο, μεγάλωσε για να γίνει ένα εκκεντρικό παιδί, με πρώιμα ταλέντα για μαθηματικά και το φιλοσοφία φυσικός. Σε ηλικία δεκαοκτώ ετών μπήκε στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ για να συνεχίσει τις σπουδές του. Λέγεται ότι έμπαινε στην τάξη πολύ λίγο, αφού το κύριο ενδιαφέρον του ήταν στο βιβλιοθήκη και αυτοδίδακτης εκπαίδευσης.

Αυτό δεν εμπόδισε την ακαδημαϊκή του ανάπτυξη. Έγινε σημαντικός φυσικός, θεολόγος, φιλόσοφος και μαθηματικός, αναγνωρισμένος από τη Βασιλική Εταιρεία. Του πιστώνεται η εφεύρεση του μαθηματικού λογισμού, καθώς και διάφορες μελέτες για την οπτική και φως.

Επιπλέον, συνέβαλε τα μέγιστα στην ανάπτυξη των μαθηματικών και της φυσικής: ανακάλυψε το φάσμα των χρώμα του φωτός, διατύπωσε έναν νόμο του θερμική αγωγιμότητα, άλλος για την προέλευση του αστέρια, για την ταχύτητα του ήχος στο αέρας και η μηχανική του υγρά, και ένα τεράστιο κτλ. Το μεγάλο του έργο ήταν το Philosophiae naturalis principia mathematica.

Ο Νεύτων πέθανε το 1727, αφού ήταν σεβαστός και τιμητικός επιστήμονας, λαμβάνοντας αρχοντικό διορισμό («κύριος») από τη βασίλισσα Άννα της Αγγλίας. Υπέφερε από κολικό των νεφρών και άλλες νεφρικές παθήσεις που μετά από πολύωρο παραλήρημα τον οδήγησαν τελικά στον τάφο του στις 31 Μαρτίου.

!-- GDPR -->