Utafiti wa matukio asilia kwa misingi ya jaribio unawezekana ikiwa tu hatua zote zitazingatiwa: uchunguzi, dhahania, majaribio, nadharia. Uchunguzi utafunua na kulinganisha ukweli, hypothesis inafanya uwezekano wa kuwapa maelezo ya kina ya kisayansi ambayo yanahitaji uthibitisho wa majaribio. Uchunguzi wa harakati za miili ulisababisha hitimisho la kuvutia: mabadiliko katika kasi ya mwili yanawezekana tu chini ya ushawishi wa mwili mwingine.
Kwa mfano, ikiwa unapanda ngazi haraka, basi kwa zamu unahitaji tu kunyakua matusi (kubadilisha mwelekeo wa harakati), au kuacha (kubadilisha thamani ya kasi) ili usigongane na ukuta wa kinyume.
Uchunguzi wa matukio sawa ulisababisha kuundwa kwa tawi la fizikia ambalo huchunguza sababu za mabadiliko katika kasi ya miili au mgeuko wao.
Misingi ya Nguvu
Dynamics inaitwa kujibu swali la kisakramenti la kwa nini mwili unasonga kwa njia moja au nyingine au umepumzika.
Zingatia hali ya kupumzika. Kulingana na dhana ya uhusiano wa mwendo, tunaweza kuhitimisha: hakuna na haiwezi kuwa miili isiyo na mwendo kabisa. Yoyotekitu, bila kusonga kwa heshima na chombo kimoja cha marejeleo, husogea kuhusiana na kingine. Kwa mfano, kitabu kilicholala juu ya meza hakijasogea ikilinganishwa na meza, lakini ikiwa tunazingatia nafasi yake kuhusiana na mtu anayepita, tunatoa hitimisho la kawaida: kitabu kinasonga.
Kwa hivyo, sheria za mwendo wa miili huzingatiwa katika mifumo isiyo ya kawaida ya marejeleo. Ni nini?
Muundo wa marejeleo usio na usawa unaitwa, ambapo mwili umepumzika au kufanya mwendo sawa na wa mstatili, mradi hakuna ushawishi wa vitu au vitu vingine juu yake.
Katika mfano ulio hapo juu, fremu ya rejeleo inayohusishwa na jedwali inaweza kuitwa inertial. Mtu anayetembea kwa usawa na kwa mstari ulionyooka anaweza kutumika kama kielelezo cha marejeleo ya ISO. Ikiwa mwendo wake umeharakishwa, basi haiwezekani kuhusisha CO inertial nayo.
Kwa hakika, mfumo kama huo unaweza kuunganishwa na miili iliyoimarishwa kwenye uso wa Dunia. Hata hivyo, sayari yenyewe haiwezi kutumika kama chombo cha marejeleo cha IFR, kwani inazunguka kwa usawa kuzunguka mhimili wake yenyewe. Miili kwenye uso ina kasi ya katikati.
Je, kasi ni nini?
Hali ya hali ya hewa inahusiana moja kwa moja na ISO. Kumbuka nini kinatokea ikiwa gari linalotembea litasimama ghafla? Abiria wako hatarini wakiendelea na safari. Inaweza kusimamishwa na kiti cha mbele au mikanda ya kiti. Utaratibu huu unaelezewa na inertia ya abiria. Hiyo ni kweli?
Inertia ni jambo linalowakilisha uhifadhikasi ya mara kwa mara ya mwili kwa kukosekana kwa ushawishi wa miili mingine juu yake. Abiria yuko chini ya ushawishi wa mikanda au viti. Hali ya hali ya hewa haizingatiwi hapa.
Maelezo yapo katika mali ya mwili, na, kulingana nayo, haiwezekani kubadilisha mara moja kasi ya kitu. Hii ni hali. Kwa mfano, ajizi ya zebaki kwenye kipimajoto hurahisisha kupunguza upau ikiwa tutatikisa kipimajoto.
Kipimo cha kukosa usingizi kinaitwa uzito wa mwili. Wakati wa kuingiliana, kasi hubadilika haraka kwa miili iliyo na misa kidogo. Mgongano wa gari na ukuta wa saruji kwa mwisho unaendelea karibu bila kufuatilia. Gari mara nyingi hupitia mabadiliko yasiyoweza kubadilika: mabadiliko ya kasi, deformation muhimu hufanyika. Inabadilika kuwa hali ya ukuta wa zege inazidi sana hali ya gari.
Je, inawezekana kukutana na hali ya hali ya hewa asilia? Hali ambayo mwili hauna muunganisho na miili mingine ni nafasi ya kina, ambayo chombo husogea na injini zimezimwa. Lakini hata katika kesi hii, wakati wa mvuto upo.
idadi za kimsingi
Kusoma mienendo katika kiwango cha majaribio kunahusisha kufanya majaribio ya vipimo vya kiasi halisi. Ya kufurahisha zaidi:
- kuongeza kasi kama kipimo cha kasi ya mabadiliko katika kasi ya miili; itekeleze kwa herufi a, pima kwa m/s2;
- misa kama kipimo cha hali ya hewa; iliyotiwa alama ya herufi m, iliyopimwa kwa kilo;
- nguvu kama kipimo cha utendaji wa pamoja wa miili; mara nyingi huonyeshwa kwa herufi F, inayopimwa kwa N (newtons).
Uhusiano kati ya idadi hiziiliyowekwa katika mifumo mitatu, inayotolewa na mwanafizikia mkuu wa Kiingereza. Sheria za Newton zimeundwa kuelezea utata wa mwingiliano wa miili mbalimbali. Pamoja na taratibu zinazowasimamia. Ni dhana za "kuongeza kasi", "nguvu", "misa" ambazo sheria za Newton huunganisha na uhusiano wa hisabati. Hebu tujaribu kufahamu maana yake.
Kitendo cha nguvu moja tu ni jambo la kipekee. Kwa mfano, satelaiti bandia inayozunguka Dunia huathiriwa tu na mvuto.
matokeo
Kitendo cha nguvu kadhaa kinaweza kubadilishwa na nguvu moja.
Jumla ya kijiometri ya nguvu zinazofanya kazi kwenye mwili huitwa tokeo.
Tunazungumza kuhusu jumla ya kijiometri, kwa kuwa nguvu ni wingi wa vekta, ambayo inategemea sio tu mahali pa maombi, lakini pia mwelekeo wa kitendo.
Kwa mfano, ikiwa unahitaji kuhamisha wodi kubwa kiasi, unaweza kualika marafiki. Pamoja tunafikia matokeo yaliyohitajika. Lakini unaweza tu kualika mtu mmoja mwenye nguvu sana. Juhudi zake ni sawa na hatua ya marafiki wote. Nguvu inayotumiwa na shujaa inaweza kuitwa tokeo.
Sheria za mwendo za Newton zimeundwa kwa misingi ya dhana ya "matokeo".
Law of inertia
Anza kusoma sheria za Newton ukitumia hali inayojulikana zaidi. Sheria ya kwanza kwa kawaida huitwa sheria ya hali ya hewa, kwa kuwa hubainisha sababu za mwendo wa mstatili wa mstatili au hali ya mapumziko ya miili.
Mwili husogea sawasawa na kwa mstatili auitabaki ikiwa hakuna nguvu inayoikabili, au hatua hii italipwa.
Inaweza kubishaniwa kuwa matokeo katika kesi hii ni sawa na sifuri. Katika hali hii ni, kwa mfano, gari linalotembea kwa kasi ya mara kwa mara kwenye sehemu ya moja kwa moja ya barabara. Kitendo cha nguvu ya mvuto hulipwa na nguvu ya athari ya usaidizi, na nguvu ya msukumo ya injini ni sawa na thamani kamili kwa nguvu ya upinzani dhidi ya harakati.
Chandelier inakaa juu ya dari, kwani nguvu ya uvutano inafidiwa na mvutano wa fixtures zake.
Zile nguvu zinazotumika kwa mwili mmoja pekee ndizo zinazoweza kulipwa.
Sheria ya pili ya Newton
Tuendelee. Sababu zinazosababisha mabadiliko katika kasi ya miili zinazingatiwa na sheria ya pili ya Newton. Anazungumza nini?
Matokeo ya nguvu zinazofanya kazi kwenye mwili hufafanuliwa kama bidhaa ya uzito wa mwili na kuongeza kasi inayopatikana chini ya hatua ya nguvu.
2 Sheria ya Newton (fomula: F=ma), kwa bahati mbaya, haianzishi uhusiano wa sababu kati ya dhana za kimsingi za kinematiki na mienendo. Hawezi kubainisha ni nini hasa kinachosababisha miili kuongeza kasi.
Hebu tuunde kwa njia tofauti: kasi inayopokelewa na mwili inalingana moja kwa moja na nguvu zinazotokea na inawiana kinyume na uzito wa mwili.
Kwa hivyo, inaweza kuthibitishwa kuwa mabadiliko ya kasi hutokea tu kutegemeana na nguvu inayotumika kwake na uzito wa mwili.
2 Sheria ya Newton, fomula yake ambayo inaweza kuwa kama ifuatavyo: a=F/m, inachukuliwa kuwa ya msingi katika umbo la vekta, kwa kuwa inafanya uwezekano wakuanzisha uhusiano kati ya matawi ya fizikia. Hapa, a ni vekta ya kuongeza kasi ya mwili, F ni matokeo ya nguvu, m ni wingi wa mwili.
Msogeo wa kasi wa gari unawezekana ikiwa nguvu ya kuvuta ya injini itazidi nguvu ya upinzani dhidi ya harakati. Kadiri msukumo unavyoongezeka, ndivyo kasi inavyoongezeka. Malori yana injini za nguvu ya juu, kwa sababu uzito wao ni wa juu zaidi kuliko uzito wa gari la abiria.
Mipira ya moto iliyoundwa kwa ajili ya mbio za kasi hupunguzwa kwa njia ambayo sehemu za chini kabisa zinazohitajika kuambatishwa kwao, na nguvu ya injini huongezeka hadi kikomo kinachowezekana. Moja ya sifa muhimu zaidi za magari ya michezo ni wakati wa kuongeza kasi hadi 100 km / h. Kadiri muda huu unavyopungua, ndivyo sifa za kasi za gari zinavyoboreka.
Sheria ya mwingiliano
Sheria za Newton, kwa kuzingatia nguvu za asili, zinasema kwamba mwingiliano wowote unaambatana na kuonekana kwa jozi ya nguvu. Ikiwa mpira hutegemea thread, basi inakabiliwa na hatua yake. Katika hali hii, uzi pia hunyoshwa chini ya utendakazi wa mpira.
Uundaji wa utaratibu wa tatu unakamilisha sheria za Newton. Kwa kifupi, inaonekana kama hii: hatua ni sawa na majibu. Hii ina maana gani?
Nguvu ambazo miili hutenda kazi kwa kila moja ni sawa kwa ukubwa, kinyume katika mwelekeo na kuelekezwa kando ya mstari unaounganisha vituo vya miili. Inafurahisha, hawawezi kuitwa kulipwa, kwa sababu wanatenda kwa miili tofauti.
Utekelezaji wa sheria
Tatizo maarufu la "Farasi na Mkokoteni" linaweza kutatanisha. Farasi aliyewekwa kwenye gari lililotajwa hulisogezakutoka mahali. Kwa mujibu wa sheria ya tatu ya Newton, vitu hivi viwili hutenda kwa kila mmoja kwa nguvu sawa, lakini kwa mazoezi farasi anaweza kusonga gari, ambalo haliingii ndani ya misingi ya muundo.
Suluhisho linapatikana ikiwa tutazingatia kwamba mfumo huu wa miili haujafungwa. Barabara ina athari zake kwa miili yote miwili. Nguvu tuli ya msuguano inayofanya kazi kwenye kwato za farasi inazidi nguvu ya msuguano wa magurudumu ya gari. Baada ya yote, wakati wa harakati huanza na jaribio la kusonga gari. Ikiwa msimamo unabadilika, basi farasi chini ya hali yoyote haitasonga kutoka mahali pake. Kwato zake zitateleza barabarani na hakutakuwa na harakati.
Utotoni, tukitelezesha miguu, kila mtu angeweza kukutana na mfano kama huo. Ikiwa watoto wawili au watatu watakaa kwenye sled, basi juhudi za mtoto mmoja hazitoshi kuwasogeza.
Kuanguka kwa miili kwenye uso wa dunia, kulikofafanuliwa na Aristotle ("Kila mwili unajua mahali pake") kunaweza kukanushwa kwa msingi wa yaliyo hapo juu. Kitu kinasogea kuelekea ardhini chini ya ushawishi wa nguvu sawa na Dunia inavyosogea kuelekea kwake. Kulinganisha vigezo vyao (wingi wa Dunia ni kubwa zaidi kuliko wingi wa mwili), kwa mujibu wa sheria ya pili ya Newton, tunasisitiza kwamba kuongeza kasi ya kitu ni mara nyingi zaidi kuliko kasi ya Dunia. Tunaona mabadiliko katika kasi ya mwili, Dunia haisogei kutoka kwenye mzunguko wake.
Vikomo vya utumiaji
Fizikia ya kisasa haikatai sheria za Newton, lakini huweka tu mipaka ya utumiaji wake. Hadi mwanzoni mwa karne ya 20, wanafizikia hawakuwa na shaka kwamba sheria hizi zilieleza matukio yote ya asili.
1, 2, 3 sheriaNewton inaonyesha kikamilifu sababu za tabia ya miili ya macroscopic. Mwendo wa vitu vilivyo na kasi ndogo unaelezewa kikamilifu na machapisho haya.
Jaribio la kueleza kwa misingi yao mienendo ya miili iliyo na kasi inayokaribia kasi ya mwanga itashindikana. Mabadiliko kamili katika mali ya nafasi na wakati kwa kasi hizi hairuhusu matumizi ya mienendo ya Newtonian. Kwa kuongeza, sheria hubadilisha fomu zao katika FR zisizo za inertial. Kwa matumizi yao, dhana ya nguvu isiyo na nguvu imeanzishwa.
Sheria za Newton zinaweza kueleza msogeo wa miili ya unajimu, kanuni za eneo na mwingiliano wao. Sheria ya uvutano wa ulimwengu wote inaletwa kwa kusudi hili. Haiwezekani kuona matokeo ya mvuto wa miili midogo, kwa sababu nguvu ni ndogo.
Kivutio cha pande zote
Kuna hekaya, kulingana na ambayo Bw. Newton, ambaye alikuwa ameketi kwenye bustani na kutazama kuanguka kwa tufaha, alikuwa na wazo zuri sana: kueleza msogeo wa vitu karibu na uso wa dunia na harakati za miili ya nafasi kwa misingi ya mvuto wa pande zote. Sio mbali sana na ukweli. Uchunguzi na hesabu sahihi haikuhusu tu kuanguka kwa apples, lakini pia harakati ya mwezi. Sheria za harakati hii husababisha hitimisho kwamba nguvu ya mvuto huongezeka kwa kuongezeka kwa wingi wa miili inayoingiliana na hupungua kwa umbali unaoongezeka kati yao.
Kulingana na sheria ya pili na ya tatu ya Newton, sheria ya uvutano wa ulimwengu wote imeundwa kama ifuatavyo: miili yote katika ulimwengu inavutiwa kwa kila mmoja kwa nguvu iliyoelekezwa kwenye mstari unaounganisha vituo vya miili, sawia na wingi wa miili nasawia kinyume na mraba wa umbali kati ya vituo vya miili.
Noti ya hisabati: F=GMm/r2, ambapo F ni nguvu ya mvuto, M, m ni wingi wa miili inayoingiliana, r ni umbali kati yao.. Mgawo wa uwiano (G=6.62 x 10-11 Nm2/kg2) inaitwa mvuto thabiti.
Maana ya kimwili: hii mara kwa mara ni sawa na nguvu ya mvuto kati ya miili miwili ya wingi wa kilo 1 kwa umbali wa m 1. Ni wazi kwamba kwa miili ya raia ndogo nguvu ni ndogo sana kwamba inaweza kuwa. kupuuzwa. Kwa sayari, nyota, galaksi, nguvu ya mvuto ni kubwa sana hivi kwamba huamua kabisa mwendo wao.
Ni sheria ya Newton ya nguvu ya uvutano inayosema kwamba ili kurusha roketi, unahitaji mafuta ambayo yanaweza kuunda msukumo kama huo wa ndege ili kushinda ushawishi wa Dunia. Kasi inayohitajika kwa hii ni kasi ya kwanza ya kutoroka, ambayo ni 8 km/s.
Teknolojia ya kisasa ya roketi hurahisisha kurusha vituo visivyo na rubani kama satelaiti bandia za Jua hadi sayari zingine ili kugundua. Kasi iliyotengenezwa na kifaa kama hicho ni kasi ya nafasi ya pili, sawa na 11 km / s.
Algorithm ya kutumia sheria
Kutatua matatizo ya mienendo kunategemea mfuatano fulani wa vitendo:
- Changanua jukumu, tambua data, aina ya harakati.
- Chora mchoro unaoonyesha nguvu zote zinazofanya kazi kwenye mwili na mwelekeo wa kuongeza kasi (ikiwa upo). Chagua mfumo wa kuratibu.
- Andika sheria ya kwanza au ya pili, kulingana na upatikanajikuongeza kasi ya mwili, katika fomu ya vector. Kuzingatia nguvu zote (nguvu ya matokeo, sheria za Newton: ya kwanza, ikiwa kasi ya mwili haibadilika, ya pili, ikiwa kuna kasi)
- Andika upya mlingano katika makadirio kwenye mhimili wa kuratibu uliochaguliwa.
- Ikiwa mfumo unaotokana wa milinganyo hautoshi, basi andika zingine: ufafanuzi wa nguvu, milinganyo ya kinematiki, n.k.
- Tatua mfumo wa milinganyo kwa thamani inayotakiwa.
- Fanya ukaguzi wa vipimo ili kubaini ikiwa fomula inayotolewa ni sahihi.
- Hesabu.
Kwa kawaida hatua hizi hutosha kwa kazi yoyote ya kawaida.
