Fysik som en videnskab, der studerer lovene i vores univers, bruger en standard forskningsmetodologi og et bestemt system af måleenheder. Kraftenheden omtales almindeligvis som N (newton). Hvad er styrke, hvordan finder og måler man den? Lad os undersøge dette problem mere detaljeret.
Interessant fra historien
Isaac Newton er en fremragende engelsk videnskabsmand fra det 17. århundrede, som ydede et uvurderligt bidrag til udviklingen af de nøjagtige matematiske videnskaber. Det er ham, der er den klassiske fysiks forfader. Han formåede at beskrive de love, der styrer både enorme himmellegemer og små sandkorn ført bort af vinden. En af hans vigtigste opdagelser er loven om universel tyngdekraft og de tre grundlove for mekanik, der beskriver vekselvirkningen mellem kroppe i naturen. Senere var andre videnskabsmænd kun i stand til at udlede lovene om friktion, hvile og glidning takket være de videnskabelige opdagelser af Isaac Newton.
Lidt teori
En fysisk størrelse blev opkaldt efter en videnskabsmand. Newton er en kraftenhed. Selve definitionen af kraft kan beskrives som følger: "kraft er et kvantitativt mål for samspillet mellem legemer eller en mængde,som karakteriserer graden af intensitet eller spænding af kroppe."
Kraften måles i Newton af en grund. Det var denne videnskabsmand, der skabte tre urokkelige "magt"-love, der er relevante den dag i dag. Lad os studere dem med eksempler.
First Law
For en fuldstændig forståelse af spørgsmålene: "Hvad er en newton?", "Måleenheden for hvad?" og "Hvad er dens fysiske betydning?", er det værd at omhyggeligt studere mekanikkens tre grundlæggende love.
Den første siger, at hvis kroppen ikke er påvirket af andre kroppe, så vil den være i ro. Og hvis kroppen var i bevægelse, så vil den, i mangel af nogen handling på den, fortsætte sin ensartede bevægelse i en lige linje.
Forestil dig, at en bestemt bog med en vis masse ligger på en flad bordflade. Ved at angive alle de kræfter, der virker på det, får vi, at dette er tyngdekraften, som er rettet lodret nedad, og reaktionskraften af støtten (i dette tilfælde bordet), rettet lodret opad. Da begge kræfter balancerer hinandens handlinger, er størrelsen af den resulterende kraft nul. Ifølge Newtons første lov er dette grunden til, at bogen er i ro.
Anden lov
Det beskriver forholdet mellem den kraft, der virker på et legeme, og den acceleration, det modtager på grund af den påførte kraft. Isaac Newton, da han formulerede denne lov, var den første til at bruge den konstante værdi af masse som et mål for manifestationen af inerti og inerti af en krop. De kalder inertikroppens evne eller egenskab til at bevare deres oprindelige position, det vil sige at modstå ydre påvirkninger.
Den anden lov beskrives ofte med følgende formel: F=am; hvor F er resultanten af alle kræfter påført kroppen, a er accelerationen modtaget af kroppen, og m er kroppens masse. Kraften udtrykkes i sidste ende i kgm/s2 . Dette udtryk er norm alt angivet i newton.
Hvad er en newton i fysik, hvad er definitionen af acceleration, og hvordan er det relateret til kraft? Disse spørgsmål besvares med formlen for mekanikkens anden lov. Det skal forstås, at denne lov kun virker for de kroppe, der bevæger sig med hastigheder meget mindre end lysets hastighed. Ved hastigheder tæt på lysets hastighed virker lidt anderledes love, tilpasset af et særligt fysikafsnit om relativitetsteorien.
Newtons tredje lov
Dette er måske den mest forståelige og enkle lov, der beskriver samspillet mellem to kroppe. Han siger, at alle kræfter opstår i par, det vil sige, at hvis et legeme virker på et andet med en bestemt kraft, så virker det andet legeme til gengæld også på det første med en lige stor kraft.
Selve lovens ordlyd af videnskabsmænd er som følger: "… to kroppes vekselvirkninger på hinanden er lig med hinanden, men rettet i modsatte retninger."
Lad os finde ud af, hvad en newton er. I fysik er det derfor sædvanligt at overveje alt om specifikke fænomenerHer er nogle eksempler, der beskriver mekanikkens love.
- Vandfugle som ænder, fisk eller frøer bevæger sig i eller gennem vandet præcist ved at interagere med det. Newtons tredje lov siger, at når et legeme virker på et andet, opstår der altid en modvirkning, som i styrke svarer til den første, men rettet i den modsatte retning. Ud fra dette kan vi konkludere, at ænders bevægelse opstår på grund af, at de skubber vandet tilbage med poterne, og de selv svømmer frem på grund af vandets reaktion.
- Egernhjulet er et glimrende eksempel på at bevise Newtons tredje lov. Alle ved sikkert, hvad et egernhjul er. Dette er et ret simpelt design, der minder om både et hjul og en tromle. Den er installeret i bure, så kæledyr som egern eller dekorative rotter kan løbe rundt. Samspillet mellem to kroppe, hjulet og dyret, får begge disse kroppe til at bevæge sig. Desuden, når egernet løber hurtigt, så snurrer hjulet med høj hastighed, og når det sænker farten, begynder hjulet at dreje langsommere. Dette beviser endnu en gang, at handling og modvirkning altid er lig med hinanden, selvom de er rettet i modsatte retninger.
- Alt, der bevæger sig på vores planet, bevæger sig kun på grund af Jordens "responshandling". Det kan virke mærkeligt, men faktisk, når vi går, anstrenger vi os kun for at skubbe jorden eller enhver anden overflade. Og vi bevæger os fremad, fordi jorden presser os som svar.
Hvad er en newton: en måleenhed ellerfysisk mængde?
Selve definitionen af "newton" kan beskrives som følger: "det er en kraftenhed". Men hvad er dens fysiske betydning? Så baseret på Newtons anden lov er dette en afledt størrelse, der er defineret som en kraft, der er i stand til at ændre hastigheden af et legeme med en masse på 1 kg med 1 m/s på kun 1 sekund. Det viser sig, at newton er en vektormængde, det vil sige, at den har sin egen retning. Når vi påfører en kraft en genstand, for eksempel ved at skubbe en dør, indstiller vi samtidig bevægelsesretningen, som ifølge den anden lov vil være den samme som kraftens retning.
Hvis du følger formlen, viser det sig, at 1 Newton=1 kgm/s 2 . Når man løser forskellige problemer inden for mekanik, er det meget ofte nødvendigt at omregne newton til andre mængder. For nemheds skyld anbefales det, når man finder bestemte værdier, at huske de grundlæggende identiteter, der forbinder newtons med andre enheder:
- 1 H=105 dyne (dyna er en måleenhed i CGS-systemet);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-kraft er en kraftenhed i ICSS-systemet);
- 1 H=10 -3 sten enhver krop, der vejer 1 ton).
Loven om universel gravitation
En af videnskabsmandens vigtigste opdagelser, som vendte ideen om vores planet, er Newtons tyngdelov (hvad er tyngdekraft, læs nedenfor). Selvfølgelig var der før ham forsøg på at opklare mysteriet om tiltrækningJorden. For eksempel var Johannes Kepler den første, der antydede, at ikke kun Jorden har en tiltrækningskraft, men også kroppene selv er i stand til at tiltrække Jorden.
Det var dog kun Newton, der formåede matematisk at bevise forholdet mellem tyngdekraften og loven om planetarisk bevægelse. Efter mange eksperimenter indså videnskabsmanden, at faktisk ikke kun Jorden tiltrækker objekter til sig selv, men alle kroppe er tiltrukket af hinanden. Han udledte tyngdeloven, som siger, at alle legemer, inklusive himmellegemer, tiltrækkes med en kraft svarende til produktet af G (tyngdekonstant) og masserne af begge legemer m1 m 2 divideret med R2 (kvadratet af afstanden mellem kroppene).
Alle love og formler udledt af Newton gjorde det muligt at skabe en integreret matematisk model, som stadig bruges i forskning ikke kun på Jordens overflade, men også langt ud over vores planet.
Enhedskonvertering
Når du løser problemer, skal du huske på standard SI-præfikser, som også bruges til "Newtonske" måleenheder. For eksempel i problemer med rumobjekter, hvor masserne af kroppe er store, er det meget ofte nødvendigt at forenkle store værdier til mindre. Hvis løsningen viser sig at være 5000 N, vil det være mere bekvemt at skrive svaret i form af 5 kN (kiloNewton). Sådanne enheder er af to typer: multipla og submultipler. Her er de mest brugte: 102 N=1 hektoNewton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) og 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 milliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
