Сколько законов ньютона: Сколько существует основных законов Ньютона?

применение законов Ньютона в работе / Хабр

В этой статье Джеймс Клир (James Clear), расскажет, как использовать законы Ньютона для повышения продуктивности в повседневной жизни.

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал свою революционную книгу «Математические принципы естественной философии», в которой изложил три закона динамики. Таким образом, Ньютон заложил основы классической механики и изменил взгляды человечества на физику и науку в целом.

Но большинство людей не догадывается, что три закона динамики Ньютона можно по аналогии использовать и для повышения продуктивности, упрощения рабочего процесса и улучшения своей жизни.

Позвольте мне такую аналогию назвать законами продуктивности Ньютона.

Первый закон продуктивности Ньютона

Первый закон динамики: Тело остается в состоянии покоя или продолжает движение с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила (т.е. движущееся тело стремится продолжать движение, а покоящееся — оставаться в состоянии покоя).

Инертность — фундаментальный закон вселенной. Первый закон Ньютона применим и к продуктивности. Тело в состоянии покоя стремится оставаться в покое.

Хорошая новость? Закон работает и по-другому. Движущееся тело стремится продолжать движение. В отношении продуктивности это означает только одно: Самое важное — найти способ начать. Начав, продолжать движение гораздо легче.

Итак, какой же наилучший способ начать, когда находишься во власти инертности?

По своему опыту могу сказать, что проверенным методом начать работу является правило двух минут.

Вот как звучит правило двух минут в применении к продуктивности: Чтобы преодолеть инертность, найдите способ приступить к выполнению задачи в течение менее двух минут.

Обратите внимание, что речь не идет о завершении работы. Фактически, не нужно даже непосредственно работать. Но благодаря первому закону Ньютона, вы часто будете замечать, что, начав эту небольшую часть задания в течение двух минут, продолжать работать будет гораздо легче.

Приведу несколько примеров…

• Возможно, прямо сейчас вам не хочется отправляться на пробежку. Но если вы обуете кроссовки и наполните водой бутылку, этого небольшого стартового действия будет достаточно, чтобы заставить вас выйти из дома.
• Возможно, прямо сейчас вы смотрите на пустой экран и не можете заставить себя начать писать отчет. Но если в течение двух минут вы напишете какие-то случайные предложения, то может оказаться, что необходимые фразы начнут сами рождаться под вашими пальцами.
• Возможно, прямо сейчас вам нужно выполнить творческое задание, а вы не можете заставить себя хоть что-то нарисовать. Но если вы начертите на листе бумаги случайную линию, а затем превратите ее в собаку, то сможете ощутить, как начинается прилив творческих сил.

Мотивация часто приходит после старта. Найдите способ начать с малого. Движущееся тело стремится продолжать движение.

Второй закон продуктивности Ньютона

Второй закон динамики: F=ma. Векторная сумма сил, действующих на тело, равна произведению массы этого тела и вектора ускорения этого тела (т.е. сила равна произведению массы и ускорения).

Давайте рассмотрим составляющие этого уравнения и то, как оно может быть применено к продуктивности.

В данном уравнении надо обратить внимание на один важный момент. Сила F — векторная величина. Вектор характеризуется величиной (сколько работы вы выполняете) и направлением (куда направлена эта работа). Другими словами, если вы хотите придать телу ускорение в определенном направлении, то имеет значение, как величина прилагаемого усилия, так и направление этого усилия.

Знаете что? В жизни все происходит точно так же.

Если вы хотите быть продуктивны, это зависит не только от того, насколько напряженно вы трудитесь (величина), но также от того, куда вы прилагаете усилия (направление). Это справедливо как для крупных, значимых дел нашей жизни, так и для небольших повседневных задач.

Например, одни и те же способности можно приложить в различных направлениях и получить абсолютно разные результаты.

Проще говоря, у вас есть только определенное количество сил, которое вы можете вложить в вашу работу, и направление приложения сил так же важно, как и то, насколько напряженно вы трудитесь.

Третий закон продуктивности Ньютона

Третий закон динамики: Если одно тело воздействует на второе, то второе тело тоже воздействует на первое с силой, равной по величине, но противоположной по направлению (т.е. силы равны и противоположны по направлению).

У каждого из нас есть средняя скорость, с которой мы работаем в повседневной жизни. Наш обычный уровень продуктивности и эффективности обычно является балансом производительных и непроизводительных сил, согласно формуле Ньютона — равных по величине и противоположных по направлению.

В нашей жизни есть производительные усилия — концентрация, позитив и мотивация. Есть также усилия непроизводительные — стресс, недосыпание и попытки заниматься одновременно слишком многими делами.

Если мы хотим стать более эффективными и продуктивным, у нас есть два варианта.

Первый: добавить производительных усилий. Это вариант «продавливания». Мы пересиливаем себя, выпиваем дополнительную чашку кофе и работаем еще напряженней. Именно для этого люди принимают препараты, помогающие им сконцентрироваться, или смотрят мотивирующие видео, чтобы «накачать» себя. Все это — попытки повысить свои производительные силы и превозмочь непроизводительные.

Очевидно, что делать это можно лишь пока ты не выгоришь до конца, но на коротком отрезке времени стратегия «продавливания» может дать хороший результат.

Второй вариант: устранить силы противодействия. Упростите себе жизнь, научитесь говорить «нет», смените обстановку, сократите количество взятых на себя обязанностей или каким-либо другим способом устраните силы, которые вас сдерживают.

Если вы уменьшаете непроизводительные силы в своей жизни, ваша продуктивность возрастает естественным образом. Это как если бы вы чудесным образом избавились от руки, которая вас тянет назад. (Как я люблю говорить: если бы вы устранили все факторы, мешающие вам стать продуктивным, вам не потребовались бы советы по повышению продуктивности.)

Большинство людей старается «продавить» и силой проложить себе путь через препятствия. Недостаток этой стратегии заключается в том, что по-прежнему приходится иметь дело с другими силами. Я считаю, что гораздо меньше стресса предполагает вариант, при котором мы устраняем противодействующие силы и даем возможность нашей продуктивности расти естественным образом.

Законы продуктивности Ньютона

Законы динамики Ньютона, в значительной степени, проливают свет на то, как быть продуктивным.

1. Движущееся тело стремится продолжать движение. Найдите способ приступить к делу в течение не более двух минут.
2. Вопрос не только в том, чтобы напряженно работать, но также в том, чтобы работать над правильными вещами. Ваши силы ограниченны, направление их приложения также важно.
3. Продуктивность является балансом противоположных сил. Если вы хотите быть более продуктивным, вы можете либо «продавить» препятствия, либо устранить силы противодействия. Второй вариант менее стрессовый.

P.S. Рекомендуем ещё одну статью по теме – 14 советов, как сделать 2015 год самым продуктивным.

Автор перевода — Давиденко Вячеслав, основатель компании MBA Consult

Какой закон Ньютона применим к вращению Луны вокруг Земли?

содержание

Какой закон Ньютона связан с гравитацией?

Закон всемирного тяготения — физический закон, открытый английским физиком Исааком Ньютоном. Он используется для расчета величины гравитационного притяжения, существующего между двумя телами, наделенными массой. Сила гравитации всегда притягивает и действует в направлении воображаемой линии, соединяющей два тела.

Что такое закон гравитации?

Закон всемирного тяготения Ньютона гласит, что сила гравитационного притяжения прямо пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния, разделяющего два тела.

Каково гравитационное притяжение между Землей и Луной?

Гравитационная сила между Землей и Луной составляет примерно 2,0 х 10²⁰ Н. Сила притяжения между Солнцем и Луной составляет примерно 4,4 х 10 ²⁰ N.

Где применяется закон всемирного тяготения?

Гравитация является фундаментальной силой. Она только притягивает, в отличие от электрической или магнитной силы, которые могут быть притягивающими или отталкивающими. Именно вселенская гравитация удерживает планеты на орбитах, а также Луну, наш естественный спутник, вызывая приливы и другие явления.

Чем объясняется второй закон Ньютона?

Второй закон Ньютона характеризует фундаментальный принцип динамики и гласит, что если мы приложим силу к объекту, он вызовет движение, при котором ускорение пропорционально массе. Результирующая сила является векторной величиной, поэтому она имеет величину и направление.

Какие три закона Ньютона?

Законы Ньютона: закон инерции, основной принцип динамики и закон действия и противодействия. Эти законы используются для определения динамики движений тел. Законы Ньютона являются одними из важнейших законов физики и используются для определения динамики тел.

Каково гравитационное притяжение Луны?

1-й закон Ньютона — принцип инерции

Это означает, что объект, находящийся в состоянии покоя или равномерно движущийся по прямой, имеет тенденцию оставаться в этом состоянии, если результирующая сила, действующая на него, равна нулю. Принцип инерции можно наблюдать в нескольких ситуациях, таких как: В движении автобуса, как показано в следующем моделировании.

Почему яблоко падает с дерева?

Яблоко упало на землю, потому что его масса притянулась массой земли. Ньютон назвал эту силу гравитацией. Гравитация влияет на все небесные тела. Например, Земля не улетает в космос, а следует по орбите вокруг Солнца из-за гравитации Солнца».

Почему Луна и Земля притягиваются друг к другу?

Это показывает нам, что массивные тела обладают способностью притягиваться друг к другу за счет взаимной силы, называемой гравитационной силой. Следовательно, можно сделать вывод, что Земля притягивает Луну, а Луна притягивает Землю с определенной силой, но естественный спутник никогда не падает на поверхность Земли.

Почему у Луны есть гравитационная сила?

Поскольку ее масса намного меньше массы Земли, гравитация Луны примерно в пять раз меньше и составляет примерно 1,6 м / с²; Без гравитации у Земли не было бы атмосферы, и все неподвижное на поверхности Земли просто «плавало бы» в пустом пространстве.

Какое влияние гравитационное притяжение Луны оказывает на движение?

Гравитационная сила между выпуклостью и Луной (стрелки между выпуклостью и Луной) имеет тенденцию выровнять выпуклость с Луной, ускоряя Луну. В результате Земля тормозит свое вращение, а Луна набирает тангенциальную скорость, увеличивая радиус своей орбиты (жирные стрелки).

Как определяется третий закон Ньютона?

Третий закон Ньютона, известный как закон действия и противодействия, гласит, что на все силы действия существуют силы реакции равной величины, но противоположного направления.

Какова связь между силой притяжения Земли к Луне и силой притяжения Луны к Земле?

б) Согласно третьему закону Ньютона, закону действия и противодействия, если Земля оказывает на Луну силу действия, то Луна должна оказывать на Землю силу притяжения такой же величины и направления, но в противоположном направлении, поэтому сила, действующая на Землю со стороны Луны, также равна 20.1019 Н.

Чтобы лучше объяснить: Луна падает, но она не касается Земли, потому что находится на орбите со скоростью вращения, которая заставляет ее падение повторять контур нашей планеты.

Где применяется третий закон Ньютона?

Примеры третьего закона Ньютона.

Стена будет прикладывать силу той же величины и направления, но в противоположных направлениях, заставляя тело двигаться. Стрельба из огнестрельного оружия: когда человек стреляет из пистолета, стрелка отталкивает за счет силы реакции в направлении, противоположном огню снаряда.

Каковы примеры 2 закона Ньютона?

Таким образом, если мы приложим одну и ту же силу к двум телам с разными массами, то тело с большей массой испытает меньшее ускорение. Отсюда делаем вывод, что тот, у которого масса больше, сопротивляется большему изменению скорости, следовательно, у него больше инерция. Пример: Тело массой 15 кг движется с ускорением, равным 3 м/с.².

Где применяется второй закон Ньютона примеры?

При ударе по мячу ясно, что сила, приложенная ударом, определяет скорость, с которой мяч будет запущен: чем больше сила, тем больше ускорение, приобретаемое мячом, то же самое относится к мячам разной массы, так как : чем легче мяч, тем большее ускорение он приобретает.

Для чего используется первый закон Ньютона?

Первый закон Ньютона, также известный как закон инерции, гласит, что если результирующая сила, действующая на тело, равна нулю (равна нулю), то это тело будет покоиться или совершать равномерное прямолинейное движение.

О чем говорит первый закон Ньютона, приведите пример?

Для того чтобы произошло изменение численного значения, по направлению или по направлению скорости тела, необходимо приложить к этому телу силу. Примеры: Когда мы находимся внутри стоящего автобуса и он резко тормозит, по инерции нас бросает вперед.

Каковы приложения законов Ньютона?

Законы Ньютона можно применять к нескольким ситуациям, среди наиболее важных из которых — силы трения, разложение веса на наклонной плоскости и приложение центростремительных сил на криволинейных траекториях.

Как Луна вращается вокруг Земли?

Луна обращается вокруг нашей планеты каждые 27,322 29,5 дня, и ее относительное изменение положения относительно Солнца запускает ее фазовый цикл. Однако спутнику требуется XNUMX суток, чтобы завершить весь свой цикл фаз и вернуться в то же положение по отношению к Солнцу, которое характеризует синодический месяц.

Как гравитационное притяжение Луны может мешать Земле?

Благодаря притяжению Луны она оказывает прямое влияние на Землю. Гравитационная сила спутника способна перемещать большие массы воды, согласно чередованию ее фаз. Это вызывает приливы или отливы океанов.

Почему Солнце вращается вокруг Земли?

Земля вращается вокруг Солнца, потому что она продолжает поддерживать движение облака частиц, которые ее образовали, и потому что она имеет стабильную орбиту благодаря равновесию, которое существует между ее скоростью и гравитационной силой, действующей на нее со стороны Солнца.

Сколько законов Ньютона?

Три закона Ньютона были впервые опубликованы в 1687 году Исааком Ньютоном (1643-1727) в трехтомном труде «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).

Как вычислить второй закон Ньютона?

Второй закон Ньютона гласит: F=ma, или сила равна массе, умноженной на ускорение.

Как работает инерция?

Инерция — это свойство любого тела, которое заставляет его оставаться неподвижным или в MRU, если на него не действует какая-либо сила. Инерция — это свойство любого тела, связанное с большим или меньшим изменением скорости при действии на него какой-либо силы.

Какой самый старый фрукт в мире?

Один из старейших фруктов, открытых человечеством, виноград — это плод виноградной лозы, растения вида Vitis Vinifera. Первые упоминания о нем появились примерно от 6 до 8 лет назад, в период неолита, в регионе Ближнего Востока.

Каким был первый фрукт в мире?

Яблоки были одними из первых фруктов, выращенных людьми, и остаются одними из самых важных фруктов в Европе, Северной Америке и других регионах с умеренным климатом — как для еды, так и для питья.

Каков плод греха?

Символика. В библейском повествовании о сотворении мира, в книге Бытие, Ева не подчиняется повелению не есть плод лиственного райского дерева. Попробуйте, понравится и в конце концов предложите Адаму. В конечном итоге фрукт был описан как яблоко.

Что заставляет луну светить?

«Луна не излучает света, у нее нет собственного света. Когда мы смотрим на небо и видим его сияющим и внушительным, мы на самом деле смотрим на Солнце на Луне. Солнце — первичный источник света, светящееся тело. Луна — это вторичный источник, светящееся тело», — прокомментировал профессор Диего Мендонса.

Что происходит, когда луна становится красной?

Более известное как Кровавая Луна, это полное лунное затмение, астрономическое явление, при котором Луна, Земля и Солнце выровнены. В этот момент Луна входит в тень Земли, закрывается и приобретает красноватый оттенок.

Что может произойти, если Земля перестанет вращаться?

Если бы Земля перестала вращаться, мы, возможно, столкнулись бы с серьезными последствиями, такими как изменение климата и движение океанских вод к полюсам. Если бы Земля перестала вращаться вокруг своей оси, у нас были бы 6-месячные дни и ночи.

Почему в полнолуние не идет дождь?

Отсутствие атмосферы (газового слоя, окружающего планету или другое небесное тело) является ответственной причиной отсутствия дождя на Луне. На самом деле воздух там очень разреженный, его почти нет.

Что вызывает центробежная сила, когда Луна проходит вокруг Земли?

1- Гравитационное притяжение Луны и центробежная сила совместного вращательного движения Луны и Земли являются основными причинами явления приливов.

Как действует сила Луны?

Он оказывает на нас большую гравитационную силу, которая влияет на приливы, делая их более полными или нет – в зависимости от их фазы. Также этот фактор влияет на вращение Земли и заставляет нас удаляться от нашего спутника на 100 см каждые 3,8 лет.

Что заставляет Землю вращаться?

Возможная причина вращения Земли вокруг себя связана с гравитационным моментом. Считается, что сила, оказываемая Солнцем и другими планетами, заставила Землю испытать действие крутящих моментов (моментов силы) и приобрести вращательное движение.

Какая связь между Луной и Землей?

Луна — единственный естественный спутник Земли. При взаимодействии с планетой производит приливы и затмения. Луна — единственный естественный спутник Земли и пятый по величине в Солнечной системе.

Каков закон всемирного притяжения Солнечной системы?

Всемирное тяготение — это закон, продемонстрированный Исааком Ньютоном, который связывает силу притяжения между Солнцем, планетами и другими небесными телами в Солнечной системе. Солнечная система управляется законом всемирного тяготения.

О чем говорит четвертый закон Ньютона?

«Всякому действию всегда есть равное по силе противодействие: взаимные действия двух тел друг на друга всегда равны и направлены в противоположные стороны».

Кто автор закона инерции?

Закон инерции был сформулирован английским физиком Исааком Ньютоном и основан на наблюдениях итальянца Галилео Галилея.

Как появился закон действия и противодействия?

Во время учебы Исаак Ньютон понял, что на каждое действие есть противодействие. Этот физик заметил, что при взаимодействии двух тел одно действует с силой на другое, которое, в свою очередь, возвращает силу первому.

Как закон всемирного тяготения Ньютона связан с третьим законом Кеплера?

На основании закона всемирного тяготения мы смогли определить силу притяжения между двумя телами. Для расчета силы тяжести необходимо знать массы тел и расстояние между ними. Формулу всемирного тяготения можно получить на основе законов Кеплера.

Как определяется третий закон Ньютона?

Третий закон Ньютона, известный как закон действия и противодействия, гласит, что на все силы действия существуют силы реакции равной величины, но противоположного направления.

Как Ньютон открыл закон всемирного тяготения*?

Изучая движение Луны, Ньютон пришел к выводу, что сила, заставляющая ее постоянно находиться на орбите, относится к тому же типу, что и сила, с которой Земля действует на тело, находящееся поблизости. Оттуда он создал Закон всемирного тяготения.

Что такое гравитационная сила?

Гравитационная сила – это сила притяжения, возникающая между всеми телами, имеющими массу. Планета Земля, например, способна притягивать тела вокруг себя к своему центру из-за своего гравитационного поля.

Picture Физика — законы Ньютона

Исаак Ньютон жил с 1642 по 1726 год. Он много наблюдал за окружающим миром и предложил три закона движения. Эти законы лежат в основе почти всех движений, которые мы испытываем. На самом деле без них мы бы не смогли отправить ракеты в космос или посадить их на Марс!

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона кажется довольно очевидным:

Все, что движется равномерно, будет продолжать двигаться в этом направлении, пока на него не подействует сила. Все, что стоит на месте, будет продолжать сидеть на месте, пока на него не подействует сила.

После того, как игрок ударил по шайбе, она движется почти с постоянной скоростью.

Если вы играете в хоккей и ударяете по шайбе, шайба будет двигаться по льду, не меняя направления и не сильно замедляясь. (Мы поговорим о замедлении позже.) Он продолжает двигаться по прямой почти с той же скоростью. То есть движется с постоянной скоростью.

Скорость шайбы изменяется после удара по ней другого игрока (применяет к ней силу).

Если другой хоккеист ударит по движущейся шайбе, ее скорость и направление движения изменятся. Другими словами, равномерное движение шайбы по льду будет продолжаться до тех пор, пока кто-то другой не приложит к шайбе силу клюшкой и не отправит ее в другом направлении. Это первый закон Ньютона.

Теперь предположим, что крокетный шар неподвижно стоит в траве. Он будет оставаться на месте, пока вы не ударите по нему молотком для крокета. Красный шар начинает неподвижно.

Красный крокетный шар неподвижно сидит на траве.

Как только вы нажмете на него, красный шар начнет двигаться.

Красный шар для крокета теперь движется, потому что к нему приложена сила.

Молоток для крокета прикладывает силу к мячу, и согласно первому закону Ньютона мяч начинает двигаться.

Таким образом, Первый закон Ньютона говорит нам, что если вы приложите к чему-либо силу, его движение изменится. Однако это не говорит нам, насколько это изменится. Для этого нам понадобится второй закон Ньютона.

ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Второй закон Ньютона немного сложнее, чем его первый закон. Однако он очень мощный, так как говорит нам, насколько что-то сдвинется, когда вы приложите к нему силу.

Когда вы прикладываете силу к объекту, вызывая изменение его скорости, новая скорость зависит от приложенной силы и массы объекта.

Чтобы понять этот закон, рассмотрим пару примеров.

Большая сила, прикладываемая битой к мячу, вызывает большое ускорение. В результате мяч движется быстро, когда он покидает биту.

Во-первых, мы рассмотрим, что происходит, когда вы ударяете битой по софтбольному мячу. Когда мяч брошен, он летит к вам с определенной скоростью. Если вам посчастливилось ударить по мячу, ваша бита приложит силу к мячу, когда они соприкасаются друг с другом. Эта сила заставляет мяч ускоряться. В период ускорения скорость мяча изменяется. Он замедляется, останавливается, затем меняет направление и начинает двигаться с новой скоростью в противоположном направлении, когда покидает летучую мышь.

В дополнение к массе софтбола величина силы, приложенной битой, определяет величину ускорения и, следовательно, величину скорости, когда мяч покидает биту. Если вы приложите большую силу к бите, софтбол будет иметь большую скорость, когда он покинет биту. Большая скорость означает, что мяч будет перемещаться далеко каждую секунду. Вы можете получить базовый хит или даже хоумран!

Обратите внимание, что на картинке выше метки на векторах скоростей разные, потому что сами скорости разные.

Мы делаем это в любом изображении, где есть две или более скорости (или массы или что-то еще). Мы используем v1 для скорости до удара и v2 для скорости после, но мы можем называть скорости как угодно!

Небольшая сила, приложенная битой к тому же мячу, вызывает небольшое ускорение. В результате мяч движется медленнее, когда он покидает биту, чем при приложении большой силы.

Если вы приложите небольшое усилие к бите, тот же софтбол будет иметь небольшую скорость, когда он покинет биту. Это означает, что он не будет уходить очень далеко каждую секунду. Такой удар по мячу может привести вас к первой базе, если вы умеете быстро бегать! Вы можете видеть, что мы называем скорость тона

v1 и скорости в два раза после бунта v2 и v3 .

Подводя итог, можно сказать, что большая сила, действующая на софтбол, создает большое ускорение, в то время как малая сила, действующая на тот же софтбол той же массы, создает небольшое ускорение.

В качестве второго примера предположим, что вы стреляете из лука. Когда вы натягиваете лук и стрелу, лук растягивается.

Натянутый лук прилагает силу, чтобы вернуться в ненатянутое состояние.

Когда вы отпускаете лук, он прикладывает силу, чтобы вернуться к своей нормальной форме. Эта сила действует как на стрелу, так и на лук. Сила, действующая на стрелу, заставляет ее ускоряться при контакте с луком. Когда его выпускают из лука, он больше не ускоряется, но в результате ускорения у него появляется новая скорость.

Когда вы отпускаете стрелу, лук применяет к ней силу, заставляя ее ускоряться. Обратите внимание, как далеко проходит стрелка за один интервал времени. Это показатель скорости стрелы после контакта с луком.

Итак, насколько ускоряется стрела при контакте с луком? Это зависит от величины силы, которую может оказать лук, и массы стрелы.

Теперь предположим, что вы склеили вместе две стрелы.

Две стрелы, склеенные вместе, имеют вдвое большую массу, чем одна.

Две стрелы вместе имеют вдвое большую массу, чем одна стрела. Если вы оттянете стрелы назад в луке на ту же величину, что и раньше, лук приложит к ним ту же силу, что и к одиночной стреле. Но поскольку масса в два раза больше массы одиночной стрелы, что произойдет с ускорением?

Когда лук прикладывает одинаковую силу к двум стрелам вместе, ускорение вдвое меньше, чем у одиночной стрелы, поэтому скорость выпуска двух стрел вдвое меньше, чем у одной стрелы. Сравните расстояние между стрелами за один и тот же интервал времени, когда выпущены одна стрела и две стрелы.

Второй закон Ньютона говорит нам, что если сила одинакова, ускорение двух стрел вместе будет вдвое меньше ускорения одиночной стрелы. Это означает, что две стрелы вместе покидают лук со скоростью, равной половине скорости одиночной стрелы. Вы можете убедиться в этом, сравнив расстояние, пройденное одной стрелой, с расстоянием, пройденным двумя стрелками за тот же интервал времени. Две стрелки вместе проходят половину расстояния за каждый временной интервал, чем одиночная стрелка.

Вот что вы можете попробовать, чтобы показать связь между силой, массой и ускорением. Вам понадобится банджи-шнур и линейка, а также повозка с парой друзей (или кучей книг или камней) внутри.

Если немного растянуть эластичный шнур, он захочет вернуться к своей нерастянутой длине и приложит для этого силу. Вам придется держать шнур за оба конца, чтобы он оставался натянутым.

Натянутый банджи-шнур прилагает усилие, чтобы вернуться к своей нерастянутой длине.

Теперь прикрепите эластичный шнур к ручке тележки. Как только вы отпустите конец рядом с ручкой, эластичный шнур потянет тележку, пытаясь вернуться к своей ненатянутой длине. Старайтесь, чтобы банджи был растянут до одинаковой длины, используя критерий в качестве ориентира. Что случится?

Растянутая банджи прикладывает усилие к тележке.

Эластичный шнур будет прикладывать постоянную силу к тележке. Вагон начнет двигаться. Он ускорится! Вам придется бежать – все быстрее и быстрее – чтобы не отставать. И когда вы будете бежать, вы почувствуете, как ускоряетесь!

Сила, создаваемая растянутой тарелкой, заставляет повозку ускоряться. Обратите внимание, что повозка с каждым временным интервалом перемещается дальше, чем в предыдущий временной интервал.

Как видно из белых стрелок, повозка движется вперед каждую секунду больше, чем в предыдущую секунду.

Таким образом, второй закон Ньютона описывает взаимосвязь между силой, массой и ускорением. В течение сотен лет он использовался для описания и предсказания всех видов движения.

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Как и Первый закон Ньютона, Третий закон Ньютона помогает объяснить движение, которое мы постоянно наблюдаем.

Если вы на что-то надавите, оно оттолкнется от вас с такой же силой. Если вы потянете за что-то, оно оттянется на ту же величину. Другими словами, для каждой силы существует равная и противоположная сила.

Когда вы прикладываете силу к стене, стена действует на вас с такой же силой.

Предположим, вы толкаете стену. Вы прикладываете силу к стене, и стена давит на ваши руки с той же силой, но в противоположном направлении. Если бы стена не отталкивалась, ты бы провалился сквозь нее! На картинке выше сила, которую вы прикладываете к стене, обозначена F1 , а сила, с которой стена действует на вас, равна 9.0049 Ф2 .

Стена воздействует на вас до тех пор, пока вы с ней соприкасаетесь. Если вы можете свободно двигаться, эта сила заставляет вас ускоряться. Как только вы отпустите стену, у вас появится новая скорость. Если вы носите коньки, эта скорость останется почти постоянной, поэтому вы будете скользить по льду.

Как только вы отпустите стену, у вас появится новая скорость в результате давления стены на вас.

Собаки используют третий закон Ньютона, когда прыгают в воду с причала. Собака давит на причал ( F-собака ), а причал отталкивает собаку ( F-док ), отбрасывая ее в воздух!

Собака толкает причал, а причал отталкивает собаку, позволяя ей прыгнуть в воду.

Третий закон Ньютона не всегда приводит к движению. Например, предположим, что у вас есть очень дружелюбная собака, которая вскакивает, чтобы поприветствовать вас. Лапы собаки давят на ваше тело ( F1 ) и ваше тело отталкивается на лапах ( F2 ). Если вы стоите не на скользкой поверхности, силы пола на ваших ногах — ваших и собачьих — будут удерживать каждого из вас от движения. Эти силы возникают из-за трения, и мы обсудим их позже.

Когда лапы собаки оказывают на вас силу, вы отвечаете и оказываете на лапы равную и противоположную силу.

Таким образом, третий закон Ньютона говорит нам, что силы действуют парами. Если есть сила одного объекта на другой, есть равная противодействующая сила второго объекта на первый.

Предыдущая: Определения

Следующая: Гравитация

Вернуться к началу

Законы движения Ньютона

Законы движения Ньютона

Этот раздел семинара был посвящен трем законам движения Ньютона. практически для всей классической механики. Называть их законами Ньютона несколько неправильно. поскольку первый был разработан не сэром Исааком, а Галилео Галилеем. В нем указано:

Тело продолжает находиться в состоянии покоя или в движении с постоянной скоростью, если только вынужден измениться неуравновешенной силой .

Многие считают этот закон результатом первого успешного применения научных метод. До Галилея большинство ученых считали естественным состоянием объекта состояние покоя. Это в на самом деле, в это до сих пор верят многие люди, поскольку наш повседневный опыт указывает на это. Для например, если вы уберете ногу с педали газа (прекратите прилагать результирующую силу), автомобиль замедлится. Если вы сдвиньте книгу по столу, она останавливается. Только когда мы осознаем, что результирующая сила (трение в этих примеры) действует на объекты, которые мы видим, что закон инерции верен.

Второй закон Ньютона количественно определяет взаимосвязь между наблюдаемым движением и чистой сила. Очень просто, там написано:

Ускорение объекта прямо пропорционально действующей на него чистой силе и

обратно пропорциональна его массе.

Математически это означает F = ма, где F = чистая сила, м = масса объекта, а а = масса ускорение объекта = скорость изменения скорости во времени. Следует отметить, что направление ускорения совпадает с направлением чистой силы. Замедление – это чистая сила в направление, противоположное скорости, что, конечно, означает, что это форма ускорения.

Третий закон Ньютона широко известен как закон действия-противодействия. В нем указано:

Для каждой силы действия существует равная и противоположная сила реакции .

Хороший пример этого закона — два фигуриста на катке. Если один давит на другого, оба двигаются, один из-за силы действия, а другой из-за силы реакции. Пока мы этого не замечаем, это то же самое происходит каждый раз, когда мы прыгаем в воздух. Мы отталкиваемся от Земли, и за счет сила реакции, Земля отталкивается от нас. Однако, поскольку Земля настолько массивна в по сравнению с нами, он не очень сильно разгоняется.

В этом разделе можно найти следующие темы

• Инерция
• Кровать из гвоздей
• Силы равновесия
• Проектор Superball
• Лодка с веслом
• Ракеты
• Центр масс
• Композитный центр масс

Инерция

Сначала мы исследуем понятие инерции. Для этого нам понадобятся следующие материалы: стакан с гладким дном, чашка, 5-10 монет одинакового размера, карточка 3х5 дюймов, лист бумаги или небольшой отрезок гладкая ткань (носовой платок), шнур длиной 3 фута, большой вес (1 фунт или более) с крючками на противоположной стороне стороны, дюбель 8 дюймов.

Демонстрация 1: частично наполните стакан водой и положите его на бумагу или ткань. Медленно потяните за бумагу или ткань и наблюдайте за движением стекла. Теперь резко дерните бумагу или ткань. быстро и наблюдать. В чем разница между двумя ситуациями?

Демонстрация 2: Разрежьте нить пополам и привяжите одну часть к верхней части стойки для ринга. Свяжите вес к другому концу веревки, а затем привяжите другой кусок веревки к противоположному концу груза. Наконец, привяжите нижнюю нить к середине дюбеля. Очень осторожно, медленно потяните вниз дюбель (убедитесь, что груз не ударит вас по голове, когда пружина сломается). Откуда обрыв струны? Восстановите демонстрацию. Теперь быстро рывком вниз на дюбель. Где же обрыв струны?

Эксперимент 1: Положите карту на чашку. Возьмите одну монету и положите ее в центр карта. Не поднимая карту, попытайтесь попасть монетой в чашку. Какая процедура лучше?

Эксперимент 2: Сложите несколько монет (4 или более) на гладкую поверхность стола. Поместите одну монету в шорт расстояние от этого стека. Бросьте монету очень быстро в стопку. Что происходит? Варьируйте скорость вашего щелчка и наблюдать за результатами.

Оценка: Демонстрация 1 работает достаточно хорошо с химическим стаканом среднего размера (500-100 мл). Быть убедитесь, что он хотя бы наполовину заполнен водой, и очень быстро дерните бумагу или ткань прямо вниз. Демонстрация 2 не проводилась во время семинара из-за отсутствия соответствующего оборудования. вес с крючками. Эксперимент 1 прошел успешно, дав участникам возможность креативны в своих решениях. Было обнаружено, что наилучший способ — выдернуть карту из-под пенни очень быстро пальцем. Эксперимент 2 дал результаты, которые казались несколько озадачивает на первый взгляд. Было обнаружено, что если очень сильно подбрасывать монеты, вся стопка быть расстроенным. Это, казалось, шло вразрез с идеей инерции. Однако мы обнаружили, что переход на hard заставил пенни слегка взлететь в воздух и ударить более чем по одному пенни.

Кровать из гвоздей

ПРИМЕЧАНИЕ. Это демо, которое было объявлено опасным из-за значительной части физики. сообщество. На этом семинаре он демонстрируется как пример демонстрации, не следует делать.

Равновесные силы

Для этого эксперимента нам понадобится набор стальных шайб, веревка или нить, скрепки и приподнятая круглая платформа, отмеченная полными 360 градусами (это можно сделать довольно легко с помощью плотный картон или мазонит на конце стойки для ринга). Найдите массу отдельной шайбы. Эта масса станет нашей единицей массы. Отрежьте четыре куска веревки одинаковой длины, которые должны быть длинными. достаточно, чтобы дотянуться от середины платформы до середины стола. со строками все вместе, завяжите один конец, завязав все нити вместе. На другом конце каждой струны привязать скрепку. Поместите узел в середине платформы, свесив концы веревки с скрепки через край.

Теперь мы готовы начать применение сил. Когда шайбы надеваются на скрепку, на них будет действовать гравитация, притягивая всю систему в этом направлении. Если не равная сила примененная в другом направлении, вся струнная система упадет за край платформы. Для В этом эксперименте мы установим грузы на трех скрепках под разными углами. Цель эксперимента состоит в том, чтобы найти, какой вес под некоторым другим углом будет точно уравновешивать все другой вес.

Оценка: Этот эксперимент работал хорошо на нескольких уровнях. Для учащихся средних классов, имеющих не было тригонометрии, этот эксперимент дал бы отличный практический опыт решения проблемы решение и критическое мышление. Для старшеклассников, у которых были триггеры, это хороший упражнение на решение математических задач.

Проектор Superball

Третий закон Ньютона о равных и противоположных силах очень важен при рассмотрении столкновения между объектами или движением. В этих ситуациях все силы являются внутренними, что означает, что для каждой силы будет равная по величине сила в противоположном направлении. Ан Например, два фигуриста вышли на лед. Если один фигурист толкает другого, не только фигурист то движение, которое толкают, но и фигурист, который толкает. Скорость, с которой они движутся определяется их относительным размером. Если они имеют одинаковую массу, то удаляются друг от друга с той же скоростью. Если один больше другого, то меньший отдаляется с гораздо большую скорость, вне зависимости от того, толкали они их или нет.

Причина этого в том, что импульс (p=mv, где m — масса, а v — скорость) равен законсервированный. Один из способов показать это — попросить двух людей разного роста сесть на тележки и толкать их. друг друга. Другой способ заключается в следующем. Бросьте теннисный мяч и мячик для пинг-понга на землю отдельно с высоты около метра. Вы должны заметить, что оба шара возвращаются примерно в той же высоты, что меньше высоты, с которой они были сброшены. Теперь с пингом шарик для тенниса поверх теннисного мяча (они должны соприкасаться), бросьте оба одновременно. Пока теннисный мяч возвращается примерно на ту же высоту, мячик для пинг-понга взлетает в воздух над в два раза больше высоты, с которой он падает.

Причиной этого является сохранение импульса. Оба мяча отскочили от пола примерно с той же скоростью. Однако теннисный мяч примерно в 20 раз массивнее, чем шарик для пинг-понга. Таким образом, в то время как шары обмениваются равными количествами импульса, разница в массах означает, что скорость шарика для пинг-понга намного больше скорости теннисного мяча. С такой скоростью, с которой отрывается теннисный мяч, мячик для пинг-понга может взлететь намного выше в воздухе. чем то, что было бы, если бы оно только приземлилось на пол.

Чтобы просмотреть фильм Quicktime, демонстрирующий этот эксперимент, нажмите здесь. В этом фильме показано, как мяч для пинг-понга падает с высоты на теннисный мяч. 20 см (каждая горизонтальная линия в фильме соответствует 10 см). Обратите внимание на высоту, до которой пинг мяч для понга отскакивает. Это более чем в 3,5 раза выше исходного положения.

Оценка: Две тележки работали хорошо. Использование людей разного роста показывает сохранение импульс вполне приличный. Тем не менее, вы должны быть уверены, что получите колеса с очень хорошими подшипниками или иначе тележки останавливаются очень скоро после толкания. Вероятно, лучше всего приобрести колеса для скейтборда. проектор superball также хорошо показывает закон сохранения импульса. Однако очень трудно бросьте шары так, чтобы верхний шар приземлился прямо на другой шар. Потребовалось несколько попыток заставить это работать для участников. Возможно, вы захотите построить что-то вроде капельницы для мячей.

Лодка с веслом

Лодка с веслом — еще один пример третьего закона Ньютона. Для этой деятельности потребуются следующие материалы: кусок картона или тонкой бальзы размером 10 см х 10 см, резиновая лента, ножницы или строгальный нож, длинная емкость с водой (глубиной не менее 5 см), еда раскраска, секундомер и измерительная линейка. Сначала разрежьте картон или дерево, как показано на следующая картинка. Отверстие в лодке должно быть примерно 4 см х 4 см, а весло должно быть около .5 см меньше в каждом направлении. Накиньте резинку на заднюю часть лодки так, чтобы она пересекает слот. Вставьте лопатку между резинкой и накрутите ее так, чтобы она шла вперед. назад, если смотреть сверху. Поместите лодку на воду и наблюдайте за движением. После поместив мерную рейку поперек контейнера, перемотайте лодку и отпустите, на этот раз измерив расстояние и время в пути для оценки скорости. Чтобы увидеть, что делает вода, поместите капля пищевого красителя примерно на 1 см позади лодки во время ее движения. Наблюдайте за движением уронить.

Оценка: Этот эксперимент не удался (мы использовали картон). резинки были слишком плотно между лодкой и веслом и часто застревает. После пары попыток лодки были настолько мокрые, что стали совершенно вялыми. Лучше пробовать пробковое дерево и рыхлую резину группы.

Ракеты

Еще одним проявлением третьего закона Ньютона является ракетное движение. Ракеты приводятся в движение путем «отталкивания» своего выхлопа, т. е. ракета толкает выхлоп в одном направлении и он вставлен в другой. Таким образом, даже в открытом космосе, где толкать нечего, ракета может двигаться. Интересным историческим примечанием является то, что один из пионеров, Роберт Годдард, в ракетной технике высмеяли за заявление о том, что ракета будет работать в космосе. Цитата из New York Times в редакционной статье 1921 года указано:

Этот профессор Годдард со своим «кафедрой» в колледже Кларка и лицом Смитсоновский институт не знает отношения между действием и реакцией, и необходимость иметь что-то лучшее, чем вакуум, на который можно было бы реагировать, — говорить об этом было бы абсурдом. Конечно, ему только кажется, что ему не хватает знаний, которые он ежедневно черпает в школы . (Цитируется по College Physics, Paul Tipler, p. 167)

Для наших ракет нам понадобятся следующие материалы: воздушные шарики (желательно длинные), соломинки, длинная веревка (не менее 10 футов), скотч, двухлитровые пластиковые бутылки из-под газировки, пробка или пробка номер 3, алюминиевая фольга, пищевая сода и уксус.

Эксперимент 1: Прикрепите один конец веревки к стене. Надуйте воздушный шар и закрепите соломинку или трубка к нему. Проденьте другой конец веревки через соломинку и держите ее натянутой. Выпускать шар и наблюдайте за результатом. Измените конструкцию для достижения максимальной тяги. Используя секундомер и метр, оцените скорость вашей ракеты.

Оценка: Этот эксперимент удался. Вы обязательно должны использовать леску и пластик соломинки. Форма шара не так важна. Однако линии должны располагаться ближе к полу. и области заблокированы. Мы обнаружили, что существовала потенциальная опасность поймать линию в troat, если эти меры предосторожности не были приняты. Вы также можете использовать цветную леску.

Эксперимент 2: Как показывает предыдущий эксперимент, сжатые газы являются прекрасным топливом. Другим их источником является смесь уксусной кислоты (уксус) и гидрокарбоната натрия (выпечка). соды) в замкнутом объеме, создавая сжатый углекислый газ. Налейте около 1 стакана уксуса (250 мл) в 2-литровую бутылку из-под газировки. Сложите небольшой кусок фольги в корыто в форме каноэ, небольшой достаточно, чтобы пройти через отверстие бутылки, но достаточно большой, чтобы вместить около 3 столовых ложек выпечки сода. Положите бутылку на бок на открытом воздухе (предпочтительно на бетонную плиту, которую можно смывается). Держа пробку в одной руке, вставьте лодочку из фольги с пищевой содой в бутылку и быстро заткните бутылку. Встряхните бутылку, чтобы смешать соду и уксус. ОТОЙДИ!! Когда давление станет достаточно большим, пробка вытолкнется в одном направлении, и бутылка зайди в другой. Бутылки и пробки, путешествующие на 30 метров, вполне реальны, поэтому убедитесь, что нет один стоит перед или позади «ракеты». Обратите внимание на содержимое бутылки после движение. Сколько весит бутылка до и после движения? Обратите внимание на узоры на бетонная плита.

Чтобы получить представление о том, как такие факторы, как количество «топлива» и герметичность пробки в отверстие влияет на ракету, вы можете провести следующий эксперимент: поставьте бутылку на заданный угол относительно земли. Выполните описанную выше процедуру для запуска ракеты, кроме как отрегулировать количество пищевой соды или плотность, с которой пробка вставляется в бутылка. Измерьте, насколько далеко пробка брошена ПО воздуху. Используя формулу

Пройденное расстояние = (v2 sin 2)/g , где g = 9,8 м/с2 и = угол над горизонтом

рассчитать скорость стопора. Для диапазона скоростей, которые вы получаете, сила пробка на бутылке, способная учитывать все движения бутылки (Примечание: посмотрите на закон сохранения импульса)?

Оценка: Хотя я много раз успешно проводил этот эксперимент, ракеты не работали. для многих участников. Позже мы узнали причину. Поверхность, которую мы укладывали бутылки были слегка наклонены вниз. Из-за этого начальный сброс давления не был вызывая толчок вперед и отбрасывая жидкость назад, где она выбрасывается в качестве топлива. Это означало, что ракеты просто оставались на месте и выбрасывали углекислый газ. Однако идея с пушкой сработала. Для повышения повторяемости было упомянуто, что знак на пробке сделать так, чтобы она вдавливалась в бутылку на одинаковое расстояние каждый время.

Центр масс

Обсуждение законов движения Ньютона было бы неполным без обсуждения центр массы. Как оказалось, мы можем считать, что результирующая сила действует через центр масса любого предмета. В качестве примера найдем центр масс объекта неправильной формы используя гравитацию в качестве нашей силы. Для этого занятия нам понадобится: кусок ткани неправильной формы. картон, веревка, линейка и ручка или маркер. Сначала проткните маленькое отверстие рядом с краем картона и проденьте через него нить. Держите веревку за другой конец, пока объект не перестал качаться. Так как сила тяжести будет действовать на картон через центр масс, мы знаем что центр масс будет лежать где-то ниже отверстия на линии со струной (если бы это было не так, тогда гравитация заставит объект раскачиваться, чтобы привести центр масс в самую нижнюю точку.). Помещать линейку вдоль нити и проведите маркером линию на объекте. Развяжите нить, сделайте еще одно отверстие рядом с краем предмета (не менее четверти оборота от первой точки), и завяжите строка там. Снова проведите линию вдоль линии на объекте. Две линии должны встретиться в центр массы. Проверьте это, повторив процедуру в третьей точке. После этого поместите объект сверху вашего пальца в точке пересечения. Балансирует ли объект там?

Оценка: Участники сочли, что это хороший вес для демонстрации центра тяжести. Нужно как минимум два человека для демонстрации (один держит нить, другой рисует линии).

Композитный центр масс

При соединении еще двух объектов определяется центр масс объединенных объектов. по следующей формуле

M _Итого R _{Центр масс} = M ₁ R ₁ + M ₂ R ₂ + M ₃ R 9 0315 3 + …..

где индексы 1,2,3,… относятся к массе и положению отдельных объектов. Поэтому, добавление объектов в существующую структуру может резко изменить положение объединенной центр массы. Следующие действия и демонстрации показывают это.

Демонстрация 1: Для этой демонстрации нам понадобятся: две легкие доски, скрепленные вместе петля, зажим, молоток и веревка или ремень, чтобы прикрепить молоток к доске. Сначала зажмите навесную доску к столу так, чтобы петля находилась на нижней стороне доски. Наблюдайте за тем, что происходит к внешней доске. Поскольку его центр масс находится вне шарнира, сила тяжести создает чистый крутящий момент на доска, из-за чего она качается вниз. Теперь привяжите или привяжите молоток к внешней доске. так, чтобы головка молотка свисала ниже зажатой доски. В качестве центра масс молоток подводится все дальше и дальше под зажатую доску, достигается ситуация, при которой объединенный центр масс внешней доски и молотка находится на внутренней стороне шарнира. Таким образом, гравитация действует на этот объединенный центр масс, создавая результирующий крутящий момент, направленный вверх. доска. Посмотрите, сможете ли вы найти эту точку.

Чтобы просмотреть видеоролик Quicktime об этой демонстрации, щелкните здесь.

Оценка: Участники семинара сначала были ошеломлены этой демонстрацией. Это должны работать очень хорошо в классе, если должным образом объяснены.

Эксперимент 1: Для этого эксперимента нам понадобятся: зубочистки, глина, вилки и бутылки из-под газировки с кепки. Сделайте небольшой шарик из глины, примерно 1-2 см в диаметре. Поместите зубочистку частично в один сторону глины и попытайтесь сбалансировать глину на зубочистке в верхней части крышки бутылки содовой. Это должно оказаться довольно сложно. Теперь прикрепите 2 вилки к обеим сторонам глины, чтобы сформировать букву V. с зубочисткой в ​​центре буквы V. Теперь попробуйте снова сбалансировать глину. Для некоторых конфигурации вилок, вы должны быть в состоянии сбалансировать композитную систему.

Оценка: Этот эксперимент не удался. Вероятно, это произошло из-за того, что мы использовали пластиковые вилки. из столовой. Они недостаточно опустили центр масс, чтобы ломтики картофеля лежали на конец зубочистки, которую мы использовали.

Эксперимент 2: Для этого занятия нам понадобятся: шесть одинаковых отрезков (хорошо 10 см) сосна размером 2 x 2 дюйма. доски с серединами (в продольном направлении) доски, обозначенными линией. Первое место на доске на краю стола и обратите внимание, что доска начинает падать со стола, как только центр масс больше не поддерживается над столом. Цель этого упражнения состоит в том, чтобы сложить доски таким образом, что верхняя доска не имеет части над столом (т. е. стол не находится под верхним доска). Попробуйте посмотреть, как мало досок необходимо, чтобы получить эту ситуацию. Как только вы это сделали, поздравления. Вы сделали половину арки.

Оценка: Этот эксперимент удался. Мы обнаружили, что как минимум пять блоков вырезаны, как указано выше. были необходимы, чтобы снять верхний блок со стола. Хорошее практическое занятие для детей.

Эксперимент 3: Для этого эксперимента нам понадобится метровая палка, объект, на котором можно вращать метровая палка и гири для подвешивания на метровой палке. Сначала найдите массу измерительной линейки с помощью баланс. Затем найдите центр масс измерительной линейки, поместив ее на стержень в точке на который уравновешивает палка. Эта точка должна быть на расстоянии 50 сантиметров, если палка однородная. через; однако, поскольку древесина не совсем однородна, она может незначительно отличаться от этой точки. Теперь поместите 100 грамм груза на измерительную рейку на отметке 10 сантиметров. Найдите новую точку опоры точка.