Na opterećenje u liftu djeluju gravitacija i sila reakcije tla.

Prema drugom Newtonovom zakonu:

Usmjerimo koordinatnu os kao što je prikazano na slici i zapišemo ovu vektorsku jednakost u projekcijama na koordinatnu osu:

odakle dolazi sila reakcije tla:

Teret će djelovati na pod lifta sa silom jednakom njegovoj težini. Prema trećem Newtonovom zakonu, ova sila je po veličini jednaka sili kojom pod lifta djeluje na teret, tj. sila reakcije tla:

Ubrzanje gravitacije m/s

Zamjenom numeričkih vrijednosti fizičkih veličina u formulu, izračunavamo:

Udarna sila kojom druga lopta djeluje na prvu:

i udarna sila kojom prva lopta djeluje na drugu:

Prema trećem Newtonovom zakonu, ove sile su suprotne po smjeru i jednake po veličini, pa se mogu zapisati.

U poznatoj igri potezanja konopa, obje strane djeluju jedna na drugu (preko užeta) jednakim silama, što proizlazi iz zakona akcije i reakcije. To znači da pobjednik (povlačenje konopa) neće biti strana koja jače vuče, već ona koja se jače gura prema Zemlji.

Kako možemo objasniti da konj vuče saonice ako, kao što slijedi iz zakona akcije i reakcije, saonice vuku konja nazad istom apsolutnom silom? F 2, kojim konj vuče saonice naprijed (snaga F 1)? Zašto ove sile nisu uravnotežene?

Činjenica je da, prvo, iako su ove sile jednake i direktno suprotne, one se primjenjuju na različita tijela, a drugo, sile s puta djeluju i na saonice i na konja (Sl. 9).

Force F 1 sa strane konja se nanosi na saonice, koje, pored ove sile, doživljavaju samo malu silu trenja f 1 trkača na snijegu; tako da sanke počinju da se kreću napred. Konju, pored sile sa saonica F 2 usmjerena unazad, primijenjena sa strane puta u koju se naslanja stopala, sile f 2, usmjerena naprijed i veća od sile koju vrše sanke. Stoga i konj počinje da se kreće naprijed. Ako stavite konja na led, tada će sila klizavog leda biti nedovoljna; a konj neće pomjeriti saonice. Isto će se desiti i sa veoma teško opterećenim kolima, kada konj, čak ni gurajući noge, neće moći da stvori dovoljnu silu da pomeri kola sa svog mesta. Nakon što je konj pomjerio saonice i uspostavilo se ravnomjerno kretanje saonica, sila f 1 će biti izbalansiran silama f 2 (Prvi Newtonov zakon).

Slično pitanje postavlja se kada se analizira kretanje vlaka pod utjecajem električne lokomotive. I ovdje je, kao iu prethodnom slučaju, kretanje moguće samo zbog činjenice da je, pored interakcijskih sila između vučnog tijela (konj, električna lokomotiva) i „prikolice“ (sanke, voz), vučno tijelo na koje djeluju snage usmjerene s puta ili šina naprijed. Na savršeno klizavoj podlozi sa koje se nemoguće „odgurnuti“ nisu se mogle pomaknuti ni saonice sa konjem, ni voz, ni automobil.

Njutnov treći zakon objašnjava fenomen trzanja kada je otpušten. Postavimo na kolica model topa koji radi uz pomoć pare (slika 10) ili uz pomoć opruge. Neka kolica u početku miruju. Kada se ispali, "projektil" (pluta) izleti u jednom smjeru, a "puška" se otkotrlja u drugom smjeru.

Trzaj pištolja je rezultat trzanja. Trzaj nije ništa drugo do reakcija projektila, koji djeluje, prema trećem Newtonovom zakonu, na top koji baca projektil. Prema ovom zakonu, sila koja djeluje iz topa na projektil uvijek je jednaka sili koja djeluje iz topa na top i usmjerena je suprotno od njega.

U poznatoj igri potezanja konopa, obje strane djeluju jedna na drugu (preko užeta) jednakim silama, što proizlazi iz zakona akcije i reakcije. To znači da pobjednik (povlačenje konopa) neće biti strana koja jače vuče, već ona koja se jače gura prema Zemlji.

Rice. 72. Konj će se kretati i nositi natovarene saonice, jer sa strane puta na njegova kopita djeluju veće sile trenja nego na klizave staze saonica.

Kako možemo objasniti da konj vuče saonice ako, kao što slijedi iz zakona akcije i reakcije, saonice povlače konja nazad istom apsolutnom silom kao što konj vuče saonice naprijed (sila)? Zašto ove sile nisu uravnotežene? Činjenica je da, prvo, iako su ove sile jednake i direktno suprotne, one se primjenjuju na različita tijela, a drugo, sile s puta djeluju i na saonice i na konja (Sl. 72). Sila od konja se primjenjuje na saonice, koje osim ove sile doživljavaju samo malu silu trenja trkača o snijeg; tako da sanke počinju da se kreću napred. Na konja se osim sile sa strane saonica, usmjerene unazad, primjenjuju sile sa strane puta u koju se naslanja nogama, usmjerene naprijed i veće od sile sa strane saonica. . Stoga i konj počinje da se kreće naprijed. Ako stavite konja na led, tada će sila klizavog leda biti nedovoljna i konj neće pomjerati sanke. Isto će se desiti i sa veoma teško opterećenim kolima, kada konj, čak ni gurajući noge, neće moći da stvori dovoljnu silu da pomeri kola sa svog mesta. Nakon što konj pomjeri sanke i uspostavi ravnomjerno kretanje saonica, sila će biti uravnotežena silama (Njutnov prvi zakon).

Slično pitanje postavlja se kada se analizira kretanje vlaka pod utjecajem električne lokomotive. I ovdje je, kao iu prethodnom slučaju, kretanje moguće samo zbog činjenice da je, pored interakcijskih sila između vučnog tijela (konj, električna lokomotiva) i „prikolice“ (sanke, voz), vučno tijelo na koje djeluju snage usmjerene s puta ili šina naprijed. Na savršeno klizavoj podlozi sa koje se nemoguće „odgurnuti“ nisu se mogle pomaknuti ni saonice sa konjem, ni voz, ni automobil.

Rice. 73. Kada se epruveta sa vodom zagreje, čep izleti u jednom smeru, a „pištolj“ se kotrlja u suprotnom smeru

Njutnov treći zakon nam omogućava da izračunamo fenomen trzanja kada je otpušten. Postavimo na kolica model topa koji radi uz pomoć pare (Sl. 73) ili uz pomoć opruge. Neka kolica u početku miruju. Kada se ispali, "projektil" (pluta) izleti u jednom smjeru, a "puška" se otkotrlja u drugom smjeru. Trzaj pištolja je rezultat trzanja. Trzaj nije ništa drugo do reakcija projektila, koji djeluje, prema trećem Newtonovom zakonu, na top koji baca projektil. Prema ovom zakonu, sila koja djeluje iz topa na projektil uvijek je jednaka sili koja djeluje iz topa na top i usmjerena je suprotno od njega. Dakle, ubrzanja koja primaju pištolj i projektil su u suprotnim smjerovima, a po veličini su obrnuto proporcionalni masama ovih tijela. Kao rezultat toga, projektil i pištolj će dobiti suprotno usmjerene brzine koje su u istom omjeru. Označimo brzinu koju je primio projektil sa , a brzinu koju je primio pištolj sa , a mase ovih tijela će biti označene sa i , respektivno. Onda

Ulaznica br. 2

Newtonovi zakoni. Primjeri manifestacije Newtonovih zakona u prirodi i njihova
upotreba u tehnologiji.

Pogledajmo primjer. Okačite loptu na uže. Lopta miruje u odnosu na s.o. povezanu sa Zemljom. Oko lopte se nalaze razna tijela, jasno je da ne utiču na loptu na isti način. Ako, na primjer, premjestite namještaj u prostoriji, lopta će ostati u mirovanju. Ali ako presječete uže, lopta će pasti dolje, krećući se ubrzano. Iz iskustva je jasno da na loptu primjetno utiču 2 tijela: Zemlja i kabel. Ali njihov zajednički uticaj osigurao je stanje mirovanja za loptu. Ako bi se konopac uklonio, lopta bi prestala da miruje i počela bi se ubrzano kretati prema tlu. Kada bi bilo moguće ukloniti zemlju, lopta bi se kretala ravnomjerno ubrzano prema užetu.

To dovodi do zaključka da se djelovanja dvaju tijela – užeta i zemlje – na loptu međusobno kompenzuju. Primjer koji smo razmotrili i mnogi drugi primjeri nam omogućavaju da izvučemo zaključak: tijelo miruje i jednoliko je u odnosu na tlo ako su sile koje djeluju na njega kompenzirane. Ako tijelo miruje, njegovo ubrzanje je 0, a brzina konstantna ili jednaka 0.

Znamo da su kretanje i mir relativni. U odnosu na s.o. povezan sa Zemljom, lopta miruje. Zamislimo da se automobil kreće pored njega konstantnom brzinom, u odnosu na s.o. povezanu s automobilom, lopta se kreće P.R.D., i ne miruje.

Ispostavilo se da kada kompenzira djelovanje drugih stvari na tijelu, ono ne samo da može odmarati, već i pomjerati P.R.D.

Ovi i drugi primjeri nas vode do jednog od osnovnih zakona mehanike - 1 wow Newtonov zakon:

Postoje takvi referentni sistemi u odnosu na koje tijelo koje se translacijsko kreće održava svoju brzinu konstantnom ako druga tijela ne djeluju na njega (ili se djelovanja drugih tijela međusobno izjednačavaju)

Sama pojava održavanja konstantne brzine tijela naziva se inercija . Stoga se nazivaju referentni sistemi u odnosu na koje se tijela kreću konstantnom brzinom inercijalni (kada se kompenzuju vanjski utjecaji), a prvi Newtonov zakon je zakon inercije .

Moramo, međutim, imati na umu da postoje s.o.-ovi koji se ne mogu smatrati inercijskim. To su s.o. koji se kreću u odnosu na inercijski s.o. uz ubrzanje. Ove s.o. nazivaju se neinercijalnim.

Ako promatramo ubrzano kretanje tijela, uvijek možemo dokazati njegov uzrok.

Razlog ubrzanja tijela - djelovanje drugih tijela na njih. Ali u stvarnosti, svako tijelo utiče i pod utjecajem je. Postoji tzv. interakcija.

Eksperimenti pokazuju da kada dva tijela međusobno djeluju, oba tijela primaju ubrzanja usmjerena u suprotnim smjerovima.

Za dva data tijela u interakciji, omjer veličina njihovih ubrzanja je uvijek isti.

Ali ako uzmemo različita tijela, onda će ovaj omjer biti jednak. Posljedično, svako tijelo ima neku inherentnu osobinu, koja određuje omjer njegovog ubrzanja i ubrzanja njegovog “partnera”.

Ovo svojstvo se naziva inercija. Kada se tijelo kreće bez ubrzanja, kaže se da se kreće po inerciji. Stoga se kaže da je tijelo koje je tokom interakcije promijenilo svoju brzinu na manju vrijednost inertnije od drugog tijela čija se brzina promijenila na veću vrijednost.

Svojstvo inercije svojstveno svim tijelima je da je potrebno neko vrijeme da se promijeni brzina tijela.

U fizici, svojstva predmeta koji se proučavaju obično se karakterišu određenim veličinama. Svojstvo inercije karakteriše posebna veličina – masa.

Ona dva tijela u interakciji koja primaju manje ubrzanja, tj. inertniji, ima veću masu.

Težina – mjera inercije, mjerena na vagi, mjerena u kilogramima (kg)

a 1 /a 2 = m 2 /m 1

Halejev princip relativnosti :

U svim inercijskim s.o. pod istim početnim uslovima svi mehanički procesi se odvijaju na isti način, tj. podliježu istim zakonima.

t 1 = t – vrijeme ne zavisi od r.s.

m 1 = m – masa ne zavisi od r.s.

a’ = V’-V’ 0 /t = V + U – V 0 + U/t = V – V 0 /t =a

3) Ubrzanje ne zavisi od izbora S.k.

4) Sila ne zavisi od izbora S.K., već je određena samo interakcijom tela.

Ona tijela je inertnija, koja imaju veću masu. a 1 /a 2 = m 2 /m 1.

Tijela se pokoravaju ne samo prvom Newtonovom zakonu, već i drugim. Znamo da je ubrzanje tijela uvijek uzrokovano djelovanjem drugog tijela na njega – onog s kojim ono djeluje.

U fizici se naziva djelovanje jednog tijela na drugo koje uzrokuje ubrzanje silom . Na primjer, pad kamena uzrokuje sila koja se na njega primjenjuje, sila gravitacije.

Force - fizička količina. Može se izraziti kao broj.

P hajde da stvorimo iskustvo. Okačimo teret na oprugu. Sile daju ubrzanje tijelima. Ali tijela miruju, što znači a = -g, što znači da se sila ne karakteriše samo brojem, već i smjerom - vektorska količina .

Šta je snaga? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, okrenimo se eksperimentu: kraj opruge bio je pričvršćen za kolica poznate mase m, a drugi je bačen preko bloka. Teret se pod utjecajem gravitacije kreće prema dolje i rasteže oprugu. Opruga rastegnuta do određene dužine /\l djeluje na kolica i daje joj ubrzanje. Što je jednako a. Ponovimo eksperiment sa dva kola povezana tako da njihova ukupna masa bude 2m. Izmjerimo ubrzanje kolica pri istom izduženju opruge /\l (za to ćemo morati promijeniti opterećenje navoja). Ubrzanje će biti jednako a/2. Sa 3 i 4 kolica, ubrzanje će biti jednako a/3 i a/4. To znači da će vrijednost am biti ista.

Njutnov drugi zakon :

Sila koja djeluje na tijelo jednaka je umnošku mase tijela i ubrzanja koje ta sila daje.

Ubrzanje co-directed sa snagom!

Na tijelo može djelovati više sila. Ubrzanje se u ovom slučaju pokazalo istim kao što bi mu dala jedna jedina sila jednaka geometrijskom zbroju svih primijenjenih sila. Ovaj iznos se obično naziva rezultantno ili rezultirajući silom.

Sila jednaka geometrijskom zbiru svih sila primijenjenih na tijelo naziva se rezultantna ili rezultantna sila.

Kao i prvi zakon, drugi Newtonov zakon važi samo ako se kretanje posmatra u odnosu na inercijalne referentne okvire.

Jedinica sile je sila koja daje ubrzanje od 1 m/s tijelu težine 1 kg. Ova jedinica se zove newton .

Koristeći isto iskustvo, mjerenjem ubrzanja dvaju tijela koja na neki način međusobno djeluju, možemo pronaći omjer njihovih masa prema formuli. Da biste pronašli masu pojedinačnog tijela, potrebno je uzeti tijelo čija se masa uzima kao 1 - standard mase.

Zatim izvedite eksperiment u kojem tijelo čija je masa izmjerena stupa u interakciju s tijelom čija je masa poznata. Tada će oba, tijelo i etalon, dobiti ubrzanja koja se mogu izmjeriti, a zatim zapišite omjer: a fl /a t = m t /m fl ili m t = a fl *m fl /a t

Telesna masa određuje omjer modula ubrzanja etalona mase i modula ubrzanja tijela tokom njihove interakcije. Međutim, pogodnija metoda je vaganje.Klogram se uzima kao jedinica mase.

Djelovanja tijela jedno na drugo uvijek imaju prirodu interakcije. Svako tijelo djeluje na drugo i daje mu ubrzanje. Omjer modula ubrzanja jednak je obrnutom omjeru njihovih masa. Ubrzanja dvaju tijela usmjerena su u suprotnim smjerovima.

m 1 a 1 = -m 2 a 2

pošto je F = ma, onda se može napisati ovako:

F 1 = F 2 – 3 th Newtonov zakon.

Tijela djeluju jedno na drugo silama jednakim po veličini i suprotnog smjera.

3 th Njutnov zakon se sastoji od 5 I izjave:

1) Sile se rađaju u parovima

2) Sile su jednake po veličini

3) Uparene sile su usmjerene u suprotnim smjerovima

4) Rezultirajuće sile leže na istoj pravoj liniji

Snage u nastajanju iste prirode

Baš kao i prvi i drugi Newtonov zakon, treći zakon važi kada se kretanje posmatra u odnosu na inercijalne referentne okvire.

Eksperiment: uzmite dva kolica, na jednu je pričvršćena elastična čelična ploča. Savijemo ploču i vežemo je koncem, a druga kolica postavimo pored prve tako da budu u bliskom kontaktu sa drugim krajem ploče. Hajde da presečemo nit. Ploča će ubrzati i vidjet ćemo da će se oba kolica početi kretati. To znači da su oba primila ubrzanja. Pošto su mase kolica iste, i ubrzanja su ista po veličini. (V 1 = V 2; S 1 = S 2)

Ako stavimo nekakav teret na jedna kolica, vidjet ćemo da kretanja više neće biti ista. To znači da njihova ubrzanja nisu ista: ubrzanje natovarenih kolica je manje, ali je njegova masa veća. Umnožak mase i ubrzanja, odnosno sile koja djeluje na svako od kolica, jednak je apsolutnoj vrijednosti.

U ovom dijelu ćemo pogledati treći Newtonov zakon, dati detaljna objašnjenja, upoznati se sa značajnim konceptima i izvesti formulu. Suhu teoriju ćemo „razvodniti“ primjerima i dijagramima koji će olakšati razumijevanje teme.

U jednom od prethodnih odjeljaka izveli smo eksperimente za mjerenje ubrzanja dvaju tijela nakon njihove interakcije i dobili sljedeći rezultat: mase tijela koja međusobno djeluju u obrnutoj su vezi s brojčanim vrijednostima ubrzanja. Tako je uveden koncept tjelesne težine.

m 1 m 2 = - a 2 a 1 ili m 1 a 1 = - m 2 a 2

Izjava trećeg Newtonovog zakona

Ako ovom odnosu damo vektorski oblik, dobićemo:

m 1 a 1 → = - m 2 a 2 →

Znak minus u formuli se nije slučajno pojavio. To ukazuje da su ubrzanja dvaju tijela koja međusobno djeluju uvijek usmjerena u suprotnim smjerovima.

Faktori koji određuju pojavu ubrzanja, prema drugom Newtonovom zakonu, su sile F 1 → = m 1 a 1 → i F 2 → = m 2 a 2 → koje nastaju pri interakciji tijela.

dakle:

F 1 → = - F 2 →

Tako smo dobili formulu trećeg Newtonovog zakona.

Definicija 1

Sile s kojima tijela međusobno djeluju jednake su po veličini i suprotne po smjeru.

Priroda sila koje nastaju pri interakciji tijela je ista. Ove sile se primjenjuju na različita tijela, pa se ne mogu međusobno uravnotežiti. Prema pravilima vektorskog sabiranja, možemo sabrati samo one sile koje se primjenjuju na jedno tijelo.

Utovarivač vrši udar na određeno opterećenje sa istom silom kao što ovo opterećenje djeluje na utovarivač. Sile su usmjerene u suprotnim smjerovima. Njihova fizička priroda je ista: elastične sile užeta. Ubrzanje koje se daje svakom od tijela u primjeru obrnuto je proporcionalno masi tijela.

Ovaj primjer primjene Njutnovog trećeg zakona ilustrovali smo crtežom.

Slika 1. 9 . 1 . Njutnov treći zakon

F 1 → = - F 2 → · a 1 → = - m 2 m 1 a 2 →

Sile koje djeluju na tijelo mogu biti vanjske i unutrašnje. Hajde da uvedemo definicije neophodne da bismo se upoznali sa temom Njutnovog trećeg zakona.

Definicija 2

Unutrašnje sile- to su sile koje djeluju na različite dijelove istog tijela.

Ako posmatramo tijelo u pokretu kao jedinstvenu cjelinu, tada će ubrzanje ovog tijela biti određeno samo vanjskom silom. Drugi Newtonov zakon ne razmatra unutrašnje sile, jer je zbir njihovih vektora nula.

Primjer 2

Pretpostavimo da imamo dva tijela masa m 1 i m 2. Ova tijela su međusobno čvrsto povezana niti koja nema težinu i koja se ne rasteže. Oba tijela se kreću istim ubrzanjem a → pod utjecajem neke vanjske sile F → . Ova dva tijela se kreću kao jedno.

Unutrašnje sile koje deluju između tela poštuju treći Njutnov zakon: F 2 → = - F 1 →.

Kretanje svakog od tijela u sprezi ovisi o interakcijskim silama između ovih tijela. Ako Njutnov drugi zakon primenimo na svako od ovih tela posebno, dobijamo: m 1 a 1 → = F 1 → , m 2 a 1 → = F 2 → + F → .