science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe zijn Force And Motion gerelateerd?

Isaac Newton gaf de beste beschrijving van het verband tussen kracht en beweging in zijn drie beroemde wetten, en leren over deze is een cruciaal onderdeel van de leerfysica. Ze vertellen je wat er gebeurt wanneer een kracht op een massa wordt uitgeoefend en definiëren ook het sleutelbegrip kracht. Als je de relatie tussen kracht en beweging wilt begrijpen, zijn de eerste twee wetten van Newton de belangrijkste om te overwegen, en ze zijn gemakkelijk te begrijpen. Ze leggen uit dat elke verandering van bewegen naar niet bewegen of vice versa een onevenwichtige kracht vereist, en dat de hoeveelheid beweging evenredig is met de grootte van de kracht en omgekeerd evenredig met de massa van het object.

TL ; DR (te lang; niet gelezen)

Als er geen kracht is, of als de enige krachten perfect in balans zijn, blijft een object stil of beweegt het met exact dezelfde snelheid. Alleen onevenwichtige krachten veroorzaken veranderingen in de snelheid van een object, inclusief het veranderen van de snelheid van nul (dwz stationair) naar meer dan nul (bewegend).
Newton's eerste wet: onevenwichtige krachten en beweging

Newton's eerste de wet zegt dat een object ofwel in rust zal blijven (niet in beweging) of in beweging met exact dezelfde snelheid en in exact dezelfde richting tenzij er op wordt gehandeld door een “onevenwichtige” kracht. In eenvoudiger bewoordingen staat dat iets alleen beweegt als iets anders het duwt, en dat dingen alleen stoppen, van richting veranderen of sneller beginnen te bewegen als iets het duwt.

Het begrijpen van de betekenis van "onevenwichtige kracht" verduidelijkt dit wet. Als twee krachten op een object werken, de ene naar links en de andere naar rechts, dan zal het alleen bewegen als een van de krachten groter is dan de andere. Als ze precies dezelfde sterkte hebben, blijft het object gewoon waar het is.

Een manier om dit voor te stellen is om te denken aan een set schalen, met gewichten aan weerszijden ervan. De gewichten worden naar beneden getrokken door de zwaartekracht, en het enige dat beïnvloedt hoeveel zwaartekracht ze trekt is hoeveel massa er is. Als u aan beide zijden dezelfde hoeveelheid massa heeft, blijft de schaal stil. De schaal beweegt alleen als je hem letterlijk in onbalans maakt in termen van massa. Het verschil in massa betekent dat de krachten die aan beide zijden van de schaal werken, onevenwichtig zijn, en dus beweegt de schaal.

Het is moeilijker om constante beweging met dezelfde snelheid voor te stellen, omdat u dit niet tegenkomt in de dagelijkse -dagelijks leven. Bedenk wat er zou gebeuren als je een speelgoedauto op een perfect glad (wrijvingsloos) oppervlak had staan en er geen lucht in de kamer was. De auto zou stil blijven staan tenzij hij werd ingedrukt, zoals hierboven beschreven. Er is geen wrijving met het oppervlak om het te vertragen en geen lucht om het te vertragen. Het oppervlak balanceert de zwaartekracht (door iets dat de 'normale reactie' wordt genoemd, gerelateerd aan de derde wet van Newton), en er zijn geen krachten die erop werken van links of rechts. In deze situatie zou de auto met dezelfde snelheid over het oppervlak blijven rijden. Als het oppervlak oneindig lang was, zou de auto voor altijd met die snelheid blijven rijden.
Newton's tweede wet: wat is kracht?

Newton's tweede wet definieert het concept van kracht. Het verklaart dat de kracht die wordt uitgeoefend op een object gelijk is aan zijn massa vermenigvuldigd met de versnelling die de kracht veroorzaakt. In symbolen is dit:

F \u003d ma

De eenheid van kracht is de Newton - om de persoon te erkennen die het heeft gedefinieerd - wat een verkorte manier is om kilogram-meter per seconde in het kwadraat te zeggen "(kg m/s2).", 3, [[Als je een massa van 1 kg hebt en je wilt deze elke seconde met 1 m /s versnellen, moet je een kracht van 1 N toepassen.

Het schrijven van de wet van Newton op de volgende manier helpt om de link te verduidelijken tussen kracht en beweging:

a \u003d F ÷ m

Versnelling links vertelt ons hoeveel iets beweegt. De rechterkant laat zien dat een grotere kracht tot meer beweging leidt, als de massa van het object hetzelfde is. Als een specifieke kracht wordt toegepast, laat deze vergelijking ook zien dat de hoeveelheid versnelling afhangt van de massa die u probeert te verplaatsen. Een groter, zwaarder object beweegt minder dan een kleiner, lichter object dat wordt onderworpen aan dezelfde duw. Als je een voetbal schopt, zal deze veel meer bewegen dan wanneer je een bowlingbal met dezelfde sterkte schopt.