Fyzika ako veda, ktorá študuje zákonitosti nášho vesmíru, používa štandardnú metodológiu výskumu a určitý systém jednotiek merania. Jednotka sily sa bežne označuje ako N (newton). Čo je sila, ako ju nájsť a zmerať? Pozrime sa na tento problém podrobnejšie.
Zaujímavé z histórie
Isaac Newton je vynikajúci anglický vedec 17. storočia, ktorý neoceniteľne prispel k rozvoju exaktných matematických vied. Je to on, kto je praotcom klasickej fyziky. Podarilo sa mu opísať zákony, ktorými sa riadia ako obrovské nebeské telesá, tak aj malé zrnká piesku unášané vetrom. Jedným z jeho hlavných objavov je zákon univerzálnej gravitácie a tri základné zákony mechaniky, ktoré popisujú interakciu telies v prírode. Neskôr boli iní vedci schopní odvodiť zákony trenia, pokoja a kĺzania len vďaka vedeckým objavom Isaaca Newtona.
Trošku teórie
Fyzická veličina bola pomenovaná po vedcovi. Newton je jednotka sily. Samotnú definíciu sily možno opísať takto: „Sila je kvantitatívna miera interakcie medzi telesami alebo veličina,ktorý charakterizuje stupeň intenzity alebo napätia tiel."
Sila sa z nejakého dôvodu meria v Newtonoch. Bol to práve tento vedec, ktorý vytvoril tri neotrasiteľné „mocenské“zákony, ktoré sú aktuálne dodnes. Poďme si ich preštudovať na príkladoch.
Prvý zákon
Pre úplné pochopenie otázok: "Čo je newton?", "Merná jednotka čoho?" a „Aký je jeho fyzikálny význam?“, stojí za to si pozorne preštudovať tri základné zákony mechaniky.
Prvý hovorí, že ak telo nie je ovplyvnené inými telami, potom bude v pokoji. A ak bolo telo v pohybe, potom v prípade absencie akejkoľvek činnosti na ňom bude pokračovať vo svojom rovnomernom pohybe v priamom smere.
Predstavte si, že určitá kniha s určitou hmotnosťou leží na rovnom povrchu stola. Označením všetkých síl, ktoré naň pôsobia, dostaneme, že ide o gravitačnú silu, ktorá smeruje zvisle nadol, a reakčnú silu podpery (v tomto prípade stola) smerujúcu zvislo nahor. Keďže obe sily navzájom vyrovnávajú svoje pôsobenie, veľkosť výslednej sily je nulová. Podľa prvého Newtonovho zákona je toto dôvod, prečo je kniha v pokoji.
Druhý zákon
Popisuje vzťah medzi silou pôsobiacou na teleso a zrýchlením, ktoré dostáva v dôsledku aplikovanej sily. Isaac Newton pri formulovaní tohto zákona ako prvý použil konštantnú hodnotu hmotnosti ako mieru prejavu zotrvačnosti a zotrvačnosti telesa. Volajú zotrvačnosťschopnosť alebo vlastnosť tiel udržať si svoju pôvodnú polohu, to znamená odolávať vonkajším vplyvom.
Druhý zákon je často opísaný nasledujúcim vzorcom: F=am; kde F je výslednica všetkých síl pôsobiacich na teleso, a je zrýchlenie prijaté telesom a m je hmotnosť telesa. Sila je nakoniec vyjadrená v kgm/s2 . Tento výraz sa zvyčajne označuje v newtonoch.
Čo je to newton vo fyzike, aká je definícia zrýchlenia a ako súvisí so silou? Na tieto otázky odpovedá vzorec druhého zákona mechaniky. Malo by byť zrejmé, že tento zákon funguje iba pre tie telesá, ktoré sa pohybujú rýchlosťou oveľa nižšou ako rýchlosť svetla. Pri rýchlostiach blízkych rýchlosti svetla fungujú trochu iné zákony upravené špeciálnou sekciou fyziky o teórii relativity.
Tretí Newtonov zákon
Toto je možno najzrozumiteľnejší a najjednoduchší zákon, ktorý popisuje interakciu dvoch telies. Hovorí, že všetky sily vznikajú v pároch, to znamená, že ak jedno teleso pôsobí na druhé určitou silou, potom druhé teleso zase pôsobí rovnakou silou na prvé.
Samotné znenie zákona vedcami je nasledovné: „…interakcie dvoch telies na seba sú navzájom rovnaké, ale smerujú opačným smerom.“
Poďme zistiť, čo je newton. Vo fyzike je preto zvykom zvažovať všetko na konkrétnych javochTu je niekoľko príkladov popisujúcich zákony mechaniky.
- Vodné vtáctvo ako kačice, ryby alebo žaby sa pohybujú vo vode alebo cez ňu presne tak, že s ňou interagujú. Tretí Newtonov zákon hovorí, že keď jedno teleso pôsobí na druhé, vždy vzniká protiakcia, ktorá je svojou silou ekvivalentná prvej, ale smeruje opačným smerom. Na základe toho môžeme konštatovať, že k pohybu kačíc dochádza v dôsledku skutočnosti, že labkami tlačia vodu späť a sami plávajú vpred vďaka reakcii vody.
- Koleso veveričky je ukážkovým príkladom dokazovania tretieho Newtonovho zákona. Každý asi vie, čo je to veverička. Ide o pomerne jednoduchý dizajn, ktorý pripomína koleso aj bubon. Je inštalovaný v klietkach, aby mohli pobehovať domáce zvieratá ako veveričky alebo ozdobné potkany. Interakcia dvoch telies, kolesa a zvieraťa, spôsobuje, že sa obe tieto telesá pohybujú. Navyše, keď veverička beží rýchlo, potom sa koleso točí vysokou rýchlosťou a keď sa spomalí, koleso sa začne točiť pomalšie. To opäť dokazuje, že akcia a protiakcia sú vždy rovnaké, hoci sú nasmerované opačným smerom.
- Všetko, čo sa hýbe na našej planéte, sa pohybuje len vďaka „reakčnej akcii“Zeme. Môže sa to zdať zvláštne, ale v skutočnosti sa pri chôdzi iba namáhame, aby sme zatlačili zem alebo akýkoľvek iný povrch. A ideme vpred, pretože Zem nás tlačí v reakcii.
Čo je newton: merná jednotka alebofyzické množstvo?
Samotnú definíciu „newtonu“možno opísať takto: „je to jednotka sily“. Aký je však jeho fyzikálny význam? Takže na základe druhého Newtonovho zákona ide o odvodenú veličinu, ktorá je definovaná ako sila schopná zmeniť rýchlosť telesa s hmotnosťou 1 kg o 1 m/s len za 1 sekundu. Ukazuje sa, že newton je vektorová veličina, to znamená, že má svoj vlastný smer. Keď na predmet pôsobíme silou, napríklad tlačíme dvere, súčasne nastavujeme smer pohybu, ktorý bude podľa druhého zákona rovnaký ako smer sily.
Ak budete postupovať podľa vzorca, ukáže sa, že 1 Newton=1 kgm/s 2 . Pri riešení rôznych úloh v mechanike je veľmi často potrebné previesť newtony na iné veličiny. Pre pohodlie sa pri hľadaní určitých hodnôt odporúča zapamätať si základné identity, ktoré spájajú newtony s inými jednotkami:
- 1 H=105 dyna (dyna je merná jednotka v systéme CGS);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-sila je jednotka sily v systéme ICSS);
- 1 H=10 -3 sten akékoľvek telo s hmotnosťou 1 tony).
Zákon univerzálnej gravitácie
Jedným z najdôležitejších objavov vedca, ktorý zmenil myšlienku našej planéty, je Newtonov gravitačný zákon (čo je gravitácia, prečítajte si nižšie). Samozrejme, pred ním boli pokusy odhaliť záhadu príťažlivostiZem. Napríklad Johannes Kepler ako prvý naznačil, že nielen Zem má príťažlivú silu, ale aj telesá samotné sú schopné priťahovať Zem.
Len Newtonovi sa však podarilo matematicky dokázať vzťah medzi gravitáciou a zákonom pohybu planét. Po mnohých experimentoch si vedec uvedomil, že v skutočnosti nielen Zem priťahuje predmety k sebe, ale všetky telesá sa navzájom priťahujú. Odvodil zákon gravitácie, ktorý hovorí, že akékoľvek telesá, vrátane nebeských, sú priťahované silou rovnajúcou sa súčinu G (gravitačná konštanta) a hmotnosti oboch telies m1 m 2 delené R2 (druhá mocnina vzdialenosti medzi telami).
Všetky zákony a vzorce odvodené Newtonom umožnili vytvoriť integrálny matematický model, ktorý sa dodnes používa vo výskume nielen na povrchu Zeme, ale aj ďaleko za hranicami našej planéty.
Konverzia jednotiek
Pri riešení problémov by ste mali pamätať na štandardné predpony SI, ktoré sa používajú aj pre „newtonské“jednotky merania. Napríklad pri problémoch s vesmírnymi objektmi, kde sú hmotnosti tiel veľké, je veľmi často potrebné zjednodušiť veľké hodnoty na menšie. Ak sa ukáže, že riešenie je 5000 N, potom bude vhodnejšie napísať odpoveď vo forme 5 kN (kiloNewton). Takéto jednotky sú dvoch typov: násobky a podnásobky. Tu sú tie najpoužívanejšie: 102 N=1 hektoNewton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) a 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 miliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
