Fizika si një shkencë që studion ligjet e Universit tonë, përdor një metodologji standarde kërkimore dhe një sistem të caktuar të njësive matëse. Njësia e forcës zakonisht quhet N (njuton). Çfarë është forca, si ta gjejmë dhe ta masim atë? Le ta shqyrtojmë këtë çështje në më shumë detaje.
Interesante nga historia
Isaac Newton është një shkencëtar i shquar anglez i shekullit të 17-të, i cili dha një kontribut të paçmuar në zhvillimin e shkencave të sakta matematikore. Është ai që është paraardhësi i fizikës klasike. Ai arriti të përshkruajë ligjet që rregullojnë si trupat e mëdhenj qiellorë ashtu edhe kokrrat e vogla të rërës të marra nga era. Një nga zbulimet e tij kryesore është ligji i gravitetit universal dhe tre ligjet bazë të mekanikës që përshkruajnë bashkëveprimin e trupave në natyrë. Më vonë, shkencëtarë të tjerë ishin në gjendje të nxirrnin ligjet e fërkimit, pushimit dhe rrëshqitjes vetëm falë zbulimeve shkencore të Isaac Newton.
Pak teori
Një sasi fizike u emërua pas një shkencëtari. Njutoni është një njësi e forcës. Vetë përkufizimi i forcës mund të përshkruhet si më poshtë: "forca është një masë sasiore e bashkëveprimit midis trupave, ose një sasi,që karakterizon shkallën e intensitetit ose tensionit të trupave."
Forca matet në Njuton për një arsye. Ishte ky shkencëtar që krijoi tre ligje të palëkundshme "fuqie" që janë të rëndësishme edhe sot e kësaj dite. Le t'i studiojmë ato me shembuj.
Ligji i Parë
Për një kuptim të plotë të pyetjeve: "Çfarë është një Njuton?", "Njësia e matjes së çfarë?" dhe "Cili është kuptimi i tij fizik?", ia vlen të studiohen me kujdes tre ligjet bazë të mekanikës.
I pari thotë se nëse trupi nuk ndikohet nga trupat e tjerë, atëherë ai do të jetë në qetësi. Dhe nëse trupi ishte në lëvizje, atëherë në mungesë të ndonjë veprimi mbi të, ai do të vazhdojë lëvizjen e tij uniforme në një vijë të drejtë.
Imagjinoni që një libër i caktuar me një masë të caktuar shtrihet në një sipërfaqe të sheshtë tavoline. Duke treguar të gjitha forcat që veprojnë mbi të, marrim se kjo është forca e gravitetit, e cila drejtohet vertikalisht poshtë, dhe forca e reagimit të mbështetjes (në këtë rast, tabela), e drejtuar vertikalisht lart. Meqenëse të dyja forcat balancojnë veprimet e njëra-tjetrës, madhësia e forcës rezultante është zero. Sipas ligjit të parë të Njutonit, kjo është arsyeja pse libri është në qetësi.
Ligji i dytë
Përshkruan marrëdhënien midis forcës që vepron në një trup dhe nxitimit që ai merr për shkak të forcës së aplikuar. Isak Njutoni, kur formuloi këtë ligj, ishte i pari që përdori vlerën konstante të masës si masë të manifestimit të inercisë dhe inercisë së një trupi. Ata e quajnë inercinëaftësia ose vetia e trupave për të ruajtur pozicionin e tyre origjinal, domethënë për t'i rezistuar ndikimeve të jashtme.
Ligji i dytë shpesh përshkruhet me formulën e mëposhtme: F=am; ku F është rezultante e të gjitha forcave të aplikuara në trup, a është nxitimi i marrë nga trupi dhe m është masa e trupit. Forca përfundimisht shprehet në kgm/s2 . Kjo shprehje zakonisht shënohet me njuton.
Çfarë është një Njuton në fizikë, cili është përkufizimi i nxitimit dhe si lidhet ai me forcën? Këtyre pyetjeve u përgjigjet formula e ligjit të dytë të mekanikës. Duhet kuptuar se ky ligj funksionon vetëm për ata trupa që lëvizin me shpejtësi shumë më të vogël se shpejtësia e dritës. Me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës, funksionojnë ligje paksa të ndryshme, të përshtatura nga një seksion i veçantë i fizikës rreth teorisë së relativitetit.
Ligji i tretë i Njutonit
Ky është ndoshta ligji më i kuptueshëm dhe më i thjeshtë që përshkruan ndërveprimin e dy trupave. Ai thotë se të gjitha forcat lindin në çifte, domethënë nëse një trup vepron mbi një tjetër me një forcë të caktuar, atëherë trupi i dytë, nga ana tjetër, vepron gjithashtu mbi të parin me një forcë të barabartë.
Vetë formulimi i ligjit nga shkencëtarët është si vijon: "…ndërveprimet e dy trupave me njëri-tjetrin janë të barabarta me njëri-tjetrin, por të drejtuara në drejtime të kundërta."
Le të kuptojmë se çfarë është një Njuton. Prandaj, në fizikë, është zakon të merret parasysh gjithçka për fenomene specifikeKëtu janë disa shembuj që përshkruajnë ligjet e mekanikës.
- Shpendët e ujit si rosat, peshqit ose bretkosat lëvizin brenda ose përmes ujit pikërisht duke ndërvepruar me të. Ligji i tretë i Njutonit thotë se kur një trup vepron mbi një tjetër, gjithmonë lind një kundërveprim, i cili është i barabartë në forcë me të parin, por i drejtuar në drejtim të kundërt. Bazuar në këtë, mund të konkludojmë se lëvizja e rosave ndodh për faktin se ato e shtyjnë ujin mbrapa me putrat e tyre dhe ato vetë notojnë përpara për shkak të reagimit të ujit.
- Rrota e ketrit është një shembull kryesor i vërtetimit të ligjit të tretë të Njutonit. Të gjithë ndoshta e dinë se çfarë është një rrotë ketri. Ky është një dizajn mjaft i thjeshtë, që të kujton si një rrotë ashtu edhe një daulle. Është instaluar në kafaze në mënyrë që kafshët shtëpiake si ketrat ose minjtë dekorativë të mund të vrapojnë përreth. Ndërveprimi i dy trupave, rrotës dhe kafshës, bën që të dy këta trupa të lëvizin. Për më tepër, kur ketri vrapon shpejt, atëherë rrota rrotullohet me shpejtësi të madhe, dhe kur ngadalësohet, rrota fillon të rrotullohet më ngadalë. Kjo dëshmon edhe një herë se veprimi dhe kundërveprimi janë gjithmonë të barabarta me njëri-tjetrin, edhe pse janë të drejtuara në drejtime të kundërta.
- Gjithçka që lëviz në planetin tonë lëviz vetëm për shkak të "veprimit të reagimit" të Tokës. Mund të duket e çuditshme, por në fakt, kur ecim, ne po bëjmë vetëm përpjekje për të shtyrë tokën ose ndonjë sipërfaqe tjetër. Dhe ne po ecim përpara, sepse toka po na shtyn si përgjigje.
Çfarë është një njuton: një njësi matëse osesasi fizike?
Vetë përkufizimi i "njutonit" mund të përshkruhet si më poshtë: "është një njësi e forcës". Por cili është kuptimi i tij fizik? Pra, bazuar në ligjin e dytë të Njutonit, kjo është një sasi derivative, e cila përkufizohet si një forcë e aftë të ndryshojë shpejtësinë e një trupi me një masë prej 1 kg me 1 m / s në vetëm 1 sekondë. Rezulton se njutoni është një sasi vektoriale, domethënë ka drejtimin e vet. Kur zbatojmë një forcë në një objekt, për shembull, duke shtyrë një derë, ne vendosim njëkohësisht drejtimin e lëvizjes, i cili, sipas ligjit të dytë, do të jetë i njëjtë me drejtimin e forcës.
Nëse ndiqni formulën, rezulton se 1 Njuton=1 kgm/s 2 . Kur zgjidhen probleme të ndryshme në mekanikë, shpesh është e nevojshme të konvertohen njutonët në sasi të tjera. Për lehtësi, kur gjeni vlera të caktuara, rekomandohet të mbani mend identitetet bazë që lidhin njutonët me njësitë e tjera:
- 1 H=105 dyne (dyna është një njësi matëse në sistemin CGS);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-forca është një njësi e forcës në sistemin ICSS);
- 1 H=10 -3 sten çdo trup që peshon 1 ton).
Ligji i gravitetit universal
Një nga zbulimet më të rëndësishme të shkencëtarit, i cili ktheu idenë e planetit tonë, është ligji i gravitetit të Njutonit (çfarë është graviteti, lexoni më poshtë). Sigurisht, para tij kishte përpjekje për të zbuluar misterin e tërheqjesToka. Për shembull, Johannes Kepler ishte i pari që sugjeroi se jo vetëm Toka ka një forcë tërheqëse, por edhe vetë trupat janë në gjendje të tërheqin Tokën.
Megjithatë, vetëm Njutoni arriti të provonte matematikisht marrëdhënien midis gravitetit dhe ligjit të lëvizjes planetare. Pas shumë eksperimentesh, shkencëtari kuptoi se në fakt, jo vetëm Toka i tërheq objektet drejt vetes, por të gjithë trupat tërhiqen nga njëri-tjetri. Ai nxori ligjin e gravitetit, i cili thotë se çdo trup, duke përfshirë trupat qiellorë, tërhiqen me një forcë të barabartë me produktin e G (konstantës gravitacionale) dhe masat e të dy trupave m1 m 2 pjesëtuar me R2 (katrori i distancës ndërmjet trupave).
Të gjitha ligjet dhe formulat e nxjerra nga Njutoni bënë të mundur krijimin e një modeli matematikor integral, i cili përdoret ende në kërkime jo vetëm në sipërfaqen e Tokës, por edhe përtej planetit tonë.
Konvertimi i njësisë
Kur zgjidhni probleme, duhet të mbani mend për prefikset standarde SI, të cilat përdoren gjithashtu për njësitë matëse "Njutoniane". Për shembull, në problemet me objektet hapësinore, ku masat e trupave janë të mëdha, shpesh është e nevojshme të thjeshtohen vlerat e mëdha në ato më të vogla. Nëse zgjidhja rezulton të jetë 5000 N, atëherë do të jetë më e përshtatshme të shkruani përgjigjen në formën e 5 kN (kiloNewton). Njësi të tilla janë dy llojesh: të shumëfishta dhe nën shumëfisha. Këtu janë ato më të përdorurat: 102 N=1 hektonNewton (hN); 103 H=1kiloNjuton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) dhe 10-2 N=1 centiNjuton (cN); 10-3 N=1 miliNjuton (mN); 10-9 N=1 nanoNjuton (nN).
