Dinamikada Nyuton tomonidan oʻrnatilgan asosiy qonunlar inertial sanoq sistemasi mavjudligini isbotlaydi. Unga nisbatan jismlar bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qiladi yoki tinch holatda bo'ladi. Agar boshqa organlarning ta'siri bo'lmasa yoki u qoplangan taqdirda. Bu qoidalar Nyutonning birinchi qonunining ma'nosidir.
Tarixdan
Bunday muntazamlikning mavjudligini Galiley taxmin qilgan. U shisha shar tezroq aylana oladigan idish bilan tajriba o'tkazdi. Agar siz uni qo'yib yuborsangiz, u dumalab tushadi va faqat idishning boshqa chetiga tushirilgan balandlikda yetib borganda to'xtaydi. Agar uzunroq piyola olsangiz, natija bir xil bo‘ladi.
Agar siz cheksiz uzun idishni ikkinchi cheti boʻlmagan holda tasavvur qilsangiz, toʻp cheksiz vaqt davomida toʻgʻri chiziqli va bir xil boʻlgan doimiy tezlik koʻrsatkichlarida harakat qiladi, chunki boshqa chekka yoʻq. Agar ikkinchi chetiga ega bo'lmagan cheksiz uzun idishni tasavvur qilsak, to'p doimiy tezlikda, to'g'ri chiziqli va bir xilda cheksiz ko'p marta harakat qiladi, chunki ikkinchisi.cheti yo'q.
Bu kuzatuv olimga bu jismlarning tabiiy holati ekanligini tushunish imkonini berdi. Harakat dam olish kabi tabiiydir. Bungacha har qanday harakat kuch ta'siridan kelib chiqadi, deb hisoblar edi.
Yana soʻnggi tadqiqotlar
Keling, parashyutchining uzunlikka sakrashini tasavvur qilaylik. Unga qanday kuchlar harakat qilmoqda? Avvalo, bu odamni yerga tortadigan tortishish kuchidir.
Ikkinchidan, tortishish kuchiga qarshi turadigan havo qarshiligi kuchi. Bu ikki kuch teng bo'lganda, parashyutchi doimiy tezlikda yiqiladi.
Misollardan xulosalar
Aytish mumkinki, asosiy xususiyat shunday mos yozuvlar doirasida o'zini namoyon qiladi. Agar undagi ba'zi bir jismni hisobga oladigan bo'lsak, unda kuch ta'sir qilmaydigan yoki bunday harakat kompensatsiyalangan bo'lsa, u holda jism yo dam oladi, yoki harakat bir tekisda, tezlik bir chiziqda doimiy bo'lganda sodir bo'ladi. Dinamikaning asosiy qonunlari tasvirlangan jarayonda aniq namoyon bo'ladi.
Nyutonning ikkinchi qonuni tahlili
Velosipedchiga ikkita gorizontal kuch ta'sirini olaylik:
- pedal;
- havo qarshiligi va ishqalanish.
Bu ikki kuch teng boʻlganda, ularning umumiy harakati nolga teng boʻladi. Keyin, Nyutonning birinchi qonuniga muvofiq, velosiped tekis va bir xilda harakatlanadi.
Velosipedchi pedallarni qattiqroq bosib tursa nima bo'ladi? Keyin F(t) ortadi vatezlashuv boshlanadi. Agar siz bu kuchni olib tashlasangiz, faqat qarshilikning qarama-qarshi kuchi - F (qarshilik) qoladi va bu harakat sekinlashishiga olib keladi.
Dinamikaning ikkinchi qonunini tasdiqlash
Nyuton kuchning massa va tezlanishga teng ekanligini ta'kidladi. Bu shuni anglatadiki, natijaviy kuch mavjud bo'lganda va muvozanat bo'lmagan holatlar ko'rib chiqiladi. F (teng) - barcha qo'llaniladigan kuchlar yig'indisi.
Keyin shunday xulosa chiqadi: a (tezlanish)=F (teng) /m
Bundan kelib chiqadiki, bu tezlanishni keltirib chiqaradigan kuchdir, aksincha emas. Kuch bor bo'lsa, tezlanish ham bo'ladi.
Misol
Masasi 2000 kg boʻlgan avtobusga boring. Ushbu transport vositasida gorizontal holatda ikkita kuch harakat qiladi:
- dvigatelning kuchi;
- havo qarshiligi va ishqalanish.
Avtobus dvigatelining tortish kuchi 3000 N, tortish kuchi esa 2500 N boʻlsin. Nyutonning ikkinchi qonunini qoʻllash oqilona boʻlishi uchun natijaviy kuchni topish kerak.
F (teng)=500 N o'ngga, chunki kuch yo'nalishiga ega.
Shundan kelib chiqadiki, tezlanish massaga boʻlingan kuchdir, chunki dinamika uning asosiy qonunlari bilan gapiradi.
Nyutonning ikkinchi qonunidan foydalangan holda muammolarni hal qilish uchun aynan shu natijaviy kuchni aniqlash kerak.
Nyuton qonunlarining isboti
Quti misolini ko'rib chiqing. Stol ustida yotganda, ushbu elementga bir nechta kuchlar ta'sir qiladi:
- tortishish;
- qoʻllab-quvvatlash reaktsiyalari.
Agar siz qutini o'ngga sursangiz, u bilan stol o'rtasida ishqalanish kuchi paydo bo'ladi. Keling, natijaviy kuch va tezlanishni hisoblashni boshlaylik.
Bu yerda vertikal kuchlar muvozanatlashgan, bir-birini qoplaydi. Olingan vertikal kuch nolga teng. Kuchlar o'ngga va chapga ta'sir qiladi, ularning farqi o'ngga ustunlikni ko'rsatadi. Qutining tezlanishini ushbu jismning massasini kuch farqiga bo'lish orqali hisoblash mumkin.
Nyutonning dastlabki ikkita bayonotini koʻrib chiqish harakat dinamikasining asosiy qonuni qoidasini shakllantirishga yordam berdi.
Nyutonning uchinchi qonuni haqida
Aylanma harakatida dinamikaning asosiy qonuni - bu harakat reaksiyaga teng. Bir tana boshqasini tortsa yoki qaytarsa, u xuddi shu kuch bilan birinchisini tortadi va qaytaradi.
Tasavvur qilaylik, mashina devorga tezlik bilan borayapti. Bunday holda, mashina devor qalinligini ma'lum bir kuch bilan bosadi. Devor reaksiyaga kirishadi va avtomobilga teng ta'sir qiladi.
Demak, mashina devorni oldinga surganda, ikkinchisi mashinani orqaga suradi. Bu kuchlarning ta'siri butunlay boshqacha. Devor bir xil holatda qoladi va transport kamroq omadli. Ushbu ta'sirning sababi massadagi sezilarli farq:
a=F/m
Devor kichik massaga va katta tezlanishga ega. Va aksincha, mashinaga nisbatan. Ikki jism o'zaro ta'sirlashganda, talablarga javob beradigan ikkita kuch paydo bo'ladi:
- teng boʻlishhajmi;
- qarama-qarshi;
- turli jismlarga biriktirilsin;
- bir xil tabiatga ega.
Balon tajribasi
Tana dinamikasining asosiy qonunini puflanuvchi toʻp misolida koʻrish mumkin. Qo'yib yuborilganda, to'p havoni nozuldan tashqariga chiqaradi, bu esa oldinga intilishga yordam beradi. Bu Nyutonning uchinchi qonunining isboti bo'ladi. Bu oddiy, lekin muammolarni hal qilish uchun qo‘llash ko‘pincha qiyin.
Aylanma harakati dinamikasi haqida
Qattiq jism dinamikasining asosiy qonunini bilish bizga aylanish harakatining qonuniyatlarini ko'rib chiqish imkonini beradi. Buning uchun istalgan vaqtda boshqa jismlarga nisbatan jismning fazodagi o'rnini ko'rsatish mumkin bo'lganda, mexanikaning asosiy masalalari yechimini esga olish kerak.
Bu holda biz bir o'lchovli harakat haqida gapiramiz. Ma'lumki, har bir nuqta aylanish o'qi bo'ylab harakatlanadigan harakat turi mavjud.
Bu holda tananing turli nuqtalari turli traektoriyalar bo'ylab turli tezlikda harakatlanadi. Bunday holda, aylanish o'qi va burchaklari umumiy bo'lib qoladi. Aylanma harakatni hisobga olgan holda, agar istalgan vaqtda tananing burilish burchagini belgilash mumkin bo'lsa, mexanikaning asosiy muammosi hal qilingan deb hisoblash yaxshiroqdir.
Bu dinamikaning asosiy qonunining aylanuvchi jismga nisbatan qoʻllanilishi boʻladi.
Jismning tezlanishini qanday hisoblash mumkin?
Jismning aylanish harakati dinamikasining asosiy qonuni bu kuchlarni aniqlashni talab qiladi.bu unga ta'sir qiladi. Ushbu ma'lumotni bilib, siz Nyutonning ikkinchi qonunini qo'llashingiz va istalgan vaqtda tananing tezlanishini topishingiz mumkin.
Bunday ma'lumotlarni bilish va kinematika qonunlarini qo'llash orqali siz hozirgi vaqtda tananing koordinatalarini topishingiz mumkin. Mexanikaning asosiy muammosini hal qilish texnologiyasi shunday. Kerakli natijadan teskari yo'nalishda harakatlanib, aylanish harakati ostida uni qayta shakllantiramiz. Istalgan vaqtda tananing burilish burchagi qiymatini aniqlash uchun siz burchak tezlanishini o'z ichiga olgan aylanish harakati kinematikasini eslab qolishingiz kerak.
Burchak tezlanishi qanday boʻladi degan savolga javob beradigan tenglama mavjud.
Bunday tenglamani yaratish uchun aylanish harakati haqidagi kinematika qonunlarini eslab qolish kerak. Agar harakatning tarjima turi tezlik bilan tavsiflangan bo'lsa, aylanish harakatini ko'rib chiqishda shunga o'xshash tushuncha burchak tezligining ko'rsatkichlari bo'ladi - bu tananing ma'lum vaqt davomida aylanish burchagi vaqtiga qanday bog'liqligini aniqlaydigan jismoniy miqdor. bu munosabat.
Burchak tezligini aylanish o'qidan bizni qiziqtiradigan nuqtagacha bo'lgan masofaga ko'paytirish kerak. Aylanishning eng oddiy turi bir xil bo'lib, tana bir xil burchaklar bo'ylab bir vaqtning o'zida tezlanishsiz aylanganda.
Bir tekis aylanadigan jismda har bir nuqta oʻziga xos harakat tezligiga ega. Bundan tashqari, u markazlashtirilgan tezlashuv ko'rsatkichlari bilan yo'nalishni o'zgartiradi.
Bu harakatning yoʻnalishi radius markaziga tangensialdoiralar.
Notekis aylanish - bu vaqt oralig'ida burchak tezligining ushbu intervalning davomiyligiga nisbatan o'zgarishi nisbati ko'rsatkichidir.
Demak, burchak tezligining oʻzgarishi qonuniga amal qilinadi:
W(t)=Voy+Et
Komponent tezlanishi nafaqat radius bo'ylab, balki tangens bo'ylab ham yo'n altirilishi mumkin. Buni oʻlchashda hisobga olish muhim.
Xulosa qilish
Dinamikaning asosiy qonunlariga ko'ra, jism unga boshqa kuchlar ta'sir qilmaguncha bir xil va to'g'ri chiziqli harakatni amalga oshiradi. Agar tana tinch holatda bo'lsa, bu kuch unga ta'sir etguncha davom etadi.
Bundan kelib chiqadiki, harakat tana uchun dam olish kabi tabiiydir. U yoki bu holatni o'zgartirish uchun tanaga ma'lum bir kuch qo'llanilishi kerak.
Dinamikaning asosiy qonunining ikkinchi nuqtasi natijaviy kuch tezlanishni keltirib chiqarishini aytadi. Agar F (teng)=0 bo'lsa, tezlashuv soni nolga teng bo'ladi. Bunday holda, tezlik ko'rsatkichlari ham doimiy yoki nolga teng bo'ladi.
Bundan kelib chiqadiki, birinchi Nyuton qonunining qoidasi muammosiz ikkinchisiga o'tadi. 17-asr olimlari uchun bu dalil eng katta kashfiyot edi.
Nyutonning uchinchi qonuni yordamida “Dinamikalar” boʻlimidagi masalalarni muvaffaqiyatli yechish mumkin.
