Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Newtonov prvý zákon: nevyvážené sily a pohyb
- Newtonov druhý zákon: Čo je sila?
Isaac Newton najlepšie opísal vzťahy medzi silou a pohybom vo svojich troch slávnych zákonoch a učenie sa o nich je kľúčovou súčasťou učenia sa fyziky. Hovoria vám, čo sa stane, keď sa na hmotu aplikuje sila, a tiež definujú kľúčový pojem sily. Ak chcete pochopiť vzťah medzi silou a pohybom, najdôležitejšie je zvážiť prvé dva Newtonovho zákona a ľahko sa s nimi vysporiadajú. Vysvetľujú, že akákoľvek zmena z pohybu na nepohybujúce sa alebo naopak vyžaduje nevyváženú silu a že veľkosť pohybu je úmerná veľkosti sily a nepriamo úmerná hmotnosti predmetu.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Ak nie je žiadna sila alebo ak sú jediné sily dokonale vyvážené, objekt buď zostane nehybný, alebo sa bude naďalej pohybovať presne rovnakou rýchlosťou. Iba nevyvážené sily spôsobujú zmeny rýchlosti objektu, vrátane zmeny jeho rýchlosti z nuly (t.j. stacionárne) na viac ako nula (pohybujúce sa).
Newtonov prvý zákon: nevyvážené sily a pohyb
Newtonov prvý zákon hovorí, že objekt zostane buď v pokoji (nie v pohybe) alebo v pohybe presne rovnakou rýchlosťou a presne rovnakým smerom, pokiaľ naň nebude pôsobiť „nevyvážená“ sila. Zjednodušene povedané, hovorí, že niečo sa hýbe len vtedy, keď to niečo tlačí, a že veci sa len zastavia, zmenia smer alebo sa začnú pohybovať rýchlejšie, ak to niečo tlačí.
Pochopenie významu „nevyváženej sily“ objasňuje tento zákon. Ak na objekt pôsobia dve sily, jedna tlačí doľava a druhá tlačí doprava, bude sa pohybovať iba vtedy, ak jedna zo síl je väčšia ako druhá. Ak majú presne rovnakú silu, objekt zostane len tam, kde je.
Jedným zo spôsobov, ako si to predstaviť, je myslieť na súbor stupníc s váhami na oboch stranách. Závažia sú tlačené gravitáciou a jediná vec, ktorá ovplyvňuje to, koľko gravitácie ich ťahá, je to, koľko ich je. Ak máte rovnaké množstvo hmoty na oboch stranách, váha zostane nehybná. Mierka sa pohybuje iba vtedy, ak ju doslova nevyvážite z hľadiska hmotnosti. Rozdiel v hmotnosti znamená, že sily pôsobiace na oboch stranách stupnice sú nevyvážené, a tak sa stupnica pohybuje.
Predstavovať si konštantný pohyb rovnakou rýchlosťou je ťažšie, pretože sa s tým nestretávate v každodennom živote. Zamyslite sa nad tým, čo by sa stalo, keby ste nechali autíčko sedieť na dokonale hladkom povrchu (bez trenia) a v miestnosti nebol žiaden vzduch. Auto by zostalo v pokoji, pokiaľ by nebolo stlačené, ako je opísané vyššie. Čo sa však stane po tlačení? Nedochádza k žiadnemu treniu s povrchom, ktorý by spomaľoval, a bez vzduchu, ktorý by spomaľoval. Povrch vyvažuje gravitačnú silu (niečo, čo sa nazýva „normálna reakcia“, vzťahujúce sa k Newtonovmu tretiemu zákonu), a na ňu nepôsobia sily zľava ani sprava. V tejto situácii by auto stále cestovalo rovnakou rýchlosťou po povrchu. Keby bol povrch nekonečne dlhý, auto by sa pohybovalo touto rýchlosťou navždy.
Newtonov druhý zákon: Čo je sila?
Newtonov druhý zákon definuje pojem sily. Uvádza sa v ňom, že sila použitá na objekt sa rovná jeho hmotnosti vynásobenej zrýchlením, ktoré sila spôsobuje. V symboloch je to toto:
F = ma
Jednotkou sily je Newton - na uznanie osoby, ktorá ju definovala - čo je skrátený spôsob vyjadrenia kilogramov za sekundu na druhú (kg m / s)2). Ak máte hmotnosť 1 kg a chcete ju zrýchliť o 1 m / s každú sekundu, musíte použiť silu 1 N.
Písanie Newtonovho zákona nasledujúcim spôsobom pomáha objasniť spojenie medzi silou a pohybom:
a = Fm
Zrýchlenie vľavo nám hovorí, ako sa niečo pohybuje. Pravá strana ukazuje, že väčšia sila vedie k väčšiemu pohybu, ak je hmotnosť objektu rovnaká. Ak sa použije určitá sila, táto rovnica tiež ukazuje, že miera zrýchlenia závisí od hmotnosti, ktorú sa snažíte pohnúť. Väčší, ťažší predmet sa pohybuje menej ako menší, ľahší objekt, ktorý je vystavený tlačeniu rovnakej veľkosti. Ak kopnete futbalový loptu, bude sa pohybovať oveľa viac, ako keby ste kopali bowlingovú loptičku s rovnakou silou.