Fizika koinotimiz qonunlarini o'rganadigan fan sifatida standart tadqiqot metodologiyasi va ma'lum o'lchov birliklari tizimidan foydalanadi. Kuch birligi odatda N (nyuton) deb ataladi. Kuch nima, uni qanday topish va o'lchash mumkin? Keling, bu masalani batafsil ko‘rib chiqaylik.
Tarixdan qiziqarli
Isaak Nyuton 17-asrning buyuk ingliz olimi boʻlib, aniq matematika fanlari rivojiga beqiyos hissa qoʻshgan. U klassik fizikaning asoschisi hisoblanadi. U ulkan samoviy jismlar va shamol tomonidan olib ketilgan mayda qum donalarini boshqaradigan qonunlarni tasvirlashga muvaffaq bo'ldi. Uning asosiy kashfiyotlaridan biri butun olam tortishish qonuni va tabiatdagi jismlarning oʻzaro taʼsirini tavsiflovchi mexanikaning uchta asosiy qonunidir. Keyinchalik boshqa olimlar ishqalanish, dam olish va sirpanish qonunlarini faqat Isaak Nyutonning ilmiy kashfiyotlari tufayli chiqarishga muvaffaq bo'lishdi.
Bir oz nazariya
Jismoniy miqdor olim nomi bilan atalgan. Nyuton kuch birligidir. Kuchning aniq ta'rifini quyidagicha ta'riflash mumkin: "kuch - bu jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirning miqdoriy o'lchovi yoki miqdor;jismlarning intensivligi yoki kuchlanish darajasini tavsiflovchi."
Kuch bir sababga ko'ra Nyutonda o'lchanadi. Aynan shu olim bugungi kungacha dolzarb bo'lgan uchta mustahkam "kuch" qonunini yaratdi. Keling, ularni misollar bilan o'rganamiz.
Birinchi qonun
Savollarni to'liq tushunish uchun: "Nyuton nima?", "Nimaning o'lchov birligi?" va "Uning jismoniy ma'nosi nima?", mexanikaning uchta asosiy qonunini diqqat bilan o'rganishga arziydi.
Birinchisi, agar tanaga boshqa organlar ta'sir qilmasa, u holda u dam oladi. Va agar tana harakatda bo'lsa, unda hech qanday harakat bo'lmasa, u bir tekis harakatini to'g'ri chiziqda davom ettiradi.
Tasavvur qiling, ma'lum bir massaga ega ma'lum bir kitob tekis stol yuzasida yotadi. Unga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarni belgilab, biz bu vertikal pastga yo'n altirilgan tortishish kuchi va vertikal yuqoriga yo'n altirilgan tayanchning reaktsiya kuchi (bu holda, jadval) ekanligini tushunamiz. Ikkala kuch ham bir-birining harakatlarini muvozanatlashtirganligi sababli, natijaviy kuchning kattaligi nolga teng. Nyutonning birinchi qonuniga ko'ra, kitobning dam olishining sababi shu.
Ikkinchi qonun
U jismga ta'sir etuvchi kuch va tatbiq etilgan kuch tufayli olingan tezlanish o'rtasidagi munosabatni tavsiflaydi. Isaak Nyuton ushbu qonunni shakllantirishda birinchi bo'lib jismning inertsiya va inertsiya namoyon bo'lishining o'lchovi sifatida massaning doimiy qiymatidan foydalangan. Ular inertsiya deb atashadijismlarning asl holatini saqlab turish qobiliyati yoki xususiyati, ya'ni tashqi ta'sirlarga qarshilik ko'rsatish.
Ikkinchi qonun odatda quyidagi formula bilan tavsiflanadi: F=am; Bu erda F - jismga qo'llaniladigan barcha kuchlarning natijasi, a - jism tomonidan qabul qilingan tezlanish, m - tananing massasi. Quvvat oxir-oqibat kgm/s2 da ifodalanadi. Bu ifoda odatda nyutonlarda belgilanadi.
Fizikada Nyuton nima, tezlanishning ta'rifi nima va u kuch bilan qanday bog'liq? Bu savollarga mexanikaning ikkinchi qonuni formulasi javob beradi. Shuni tushunish kerakki, bu qonun faqat yorug'lik tezligidan ancha past tezlikda harakatlanadigan jismlar uchun ishlaydi. Yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda fizikaning nisbiylik nazariyasi haqidagi maxsus bo'limi tomonidan moslashtirilgan bir oz boshqacha qonunlar ishlaydi.
Nyutonning uchinchi qonuni
Bu, ehtimol, ikki jismning oʻzaro taʼsirini tavsiflovchi eng tushunarli va oddiy qonundir. Uning aytishicha, barcha kuchlar juft bo‘lib paydo bo‘ladi, ya’ni bir jism boshqa jismga ma’lum kuch bilan ta’sir etsa, ikkinchi jism ham o‘z navbatida birinchisiga teng kuch bilan ta’sir qiladi.
Olimlar tomonidan berilgan qonunning oʻzi quyidagicha: “…ikki jismning bir-biriga taʼsiri bir-biriga teng, lekin qarama-qarshi yoʻnalishda yoʻn altirilgan”
Nyuton nima ekanligini aniqlaylik. Fizikada hamma narsani aniq hodisalar bo'yicha ko'rib chiqish odatiy holdirBu yerda mexanika qonunlarini tavsiflovchi misollar keltirilgan.
- O'rdaklar, baliqlar yoki qurbaqalar kabi suv qushlari u bilan o'zaro ta'sir qilish orqali aniq suvda yoki suvda harakatlanadi. Nyutonning uchinchi qonunida aytilishicha, bir jism boshqasiga ta'sir qilganda, har doim qarshi ta'sir paydo bo'ladi, bu kuch jihatidan birinchisiga teng, lekin teskari yo'nalishga qaratilgan. Shunga asoslanib, biz o'rdaklarning harakati suvni panjalari bilan orqaga surishlari va o'zlari suvning javobi tufayli oldinga suzishlari tufayli sodir bo'ladi, degan xulosaga kelishimiz mumkin.
- Sincap gʻildiragi Nyutonning uchinchi qonunini isbotlashning yorqin namunasidir. Sincap g'ildiragi nima ekanligini hamma biladi. Bu g'ildirak va barabanni eslatuvchi juda oddiy dizayn. Sincaplar yoki dekorativ kalamushlar kabi uy hayvonlari yugurishi uchun qafaslarga o'rnatiladi. Ikki jism, g'ildirak va hayvonning o'zaro ta'siri bu jismlarning ikkalasini ham harakatga keltiradi. Bundan tashqari, sincap tez yugurganda, g'ildirak yuqori tezlikda aylanadi va sekinlashganda g'ildirak sekinroq aylana boshlaydi. Bu harakat va qarshi harakat har doim bir-biriga teng ekanligini yana bir bor isbotlaydi, garchi ular qarama-qarshi yo'nalishda bo'lsa ham.
- Sayyoramizda harakatlanuvchi hamma narsa faqat Yerning "javob harakati" tufayli harakat qiladi. Bu g'alati tuyulishi mumkin, lekin aslida yurish paytida biz faqat yerni yoki boshqa sirtni surish uchun harakat qilamiz. Va biz oldinga intilyapmiz, chunki er javob sifatida bizni itarmoqda.
Nyuton nima: oʻlchov birligi yokijismoniy miqdor?
“Nyuton” ta’rifini quyidagicha ta’riflash mumkin: “bu kuch birligi”. Ammo uning jismoniy ma'nosi nima? Shunday qilib, Nyutonning ikkinchi qonuniga asoslanib, bu 1 kg massali jismning tezligini atigi 1 soniyada 1 m / s ga o'zgartirishga qodir bo'lgan kuch sifatida aniqlangan hosila miqdordir. Ma’lum bo‘lishicha, Nyuton vektor kattalik, ya’ni o‘z yo‘nalishiga ega. Ob'ektga kuch qo'llaganimizda, masalan, eshikni itarib yuborganimizda, biz bir vaqtning o'zida harakat yo'nalishini o'rnatamiz, ikkinchi qonunga ko'ra, kuch yo'nalishi bilan bir xil bo'ladi.
Agar formulaga amal qilsangiz, 1 Nyuton=1 kgm/s 2 ekanligi ma'lum bo'ladi. Mexanikadagi turli masalalarni yechishda ko'pincha nyutonlarni boshqa miqdorlarga aylantirish kerak bo'ladi. Qulaylik uchun ma'lum qiymatlarni topishda nyutonlarni boshqa birliklar bilan bog'laydigan asosiy identifikatorlarni eslab qolish tavsiya etiladi:
- 1 H=105 dyne (dina - CGS tizimidagi o'lchov birligi);
- 1 N=0,1 kgf (kilogramm-kuch - ICSS tizimidagi kuch birligi);
- 1 H=10 -3 sten har qanday tana vazni 1 tonna).
Umumjahon tortishish qonuni
Olimning sayyoramiz g'oyasini o'zgartirgan eng muhim kashfiyotlaridan biri bu Nyutonning tortishish qonunidir (tortishish nima, quyida o'qing). Albatta, uning oldida jozibadorlik sirini ochishga urinishlar bo'lganYer. Masalan, Iogannes Kepler birinchi boʻlib Yerni nafaqat jozibador kuchga ega, balki jismlarning oʻzi ham Yerni oʻziga jalb qila oladi, degan fikrni ilgari surdi.
Ammo, faqat Nyuton tortishish kuchi va sayyoralar harakati qonuni oʻrtasidagi bogʻliqlikni matematik tarzda isbotlay oldi. Ko‘plab tajribalardan so‘ng olim tushunib yetdiki, aslida nafaqat Yer jismlarni o‘ziga tortadi, balki barcha jismlar bir-biriga tortiladi. U tortishish qonunini chiqardi, unda har qanday jismlar, jumladan, osmon jismlari ham G (tortishish doimiysi) va ikkala jismning massalari m1 ko`paytmasiga teng kuch bilan tortiladi. m 2 R2 ga boʻlingan (jismlar orasidagi masofa kvadrati).
Nyuton tomonidan olingan barcha qonunlar va formulalar integral matematik modelni yaratishga imkon berdi, u hozirgacha nafaqat Yer yuzasida, balki sayyoramizdan uzoqroqda ham tadqiqotlarda qoʻllaniladi.
Birlik konvertatsiyasi
Muammolarni yechishda standart SI prefikslari haqida eslash kerak, ular "Nyuton" o'lchov birliklari uchun ham qo'llaniladi. Masalan, jismlarning massalari katta bo'lgan kosmik ob'ektlar bilan bog'liq muammolarda ko'pincha katta qiymatlarni kichikroqlarga soddalashtirish kerak bo'ladi. Agar eritma 5000 N bo'lib chiqsa, javobni 5 kN (kiloNyuton) shaklida yozish qulayroq bo'ladi. Bunday birliklar ikki xil bo'ladi: ko'paytmali va kichik ko'paytmali. Mana eng ko'p ishlatiladiganlari: 102 N=1 gektoNyuton (hN); 103 H=1kiloNyuton (kN); 106 N=1 megaNyuton (MN) va 10-2 N=1 sentinyuton (cN); 10-3 N=1 milliNyuton (mN); 10-9 N=1 nanoNyuton (nN).
