ניוטון - מה זה? ניוטון - יחידה של מה?

הפיזיקה כמדע החוקר את חוקי היקום שלנו משתמשת במתודולוגיה של מחקר סטנדרטי ובמערכת מסוימת של יחידות מדידה. יחידת הכוח מיועדת בדרך כלל H (ניוטון). מהו כוח, איך למצוא אותו ולמדוד אותו? בואו ללמוד את הנושא הזה ביתר פירוט.

מעניין מההיסטוריה

אייזיק ניוטון הוא חוקר אנגלי יוצא דופן מהמאה ה -17, אשר תרם תרומה שלא יסולא בפז לפיתוח המדעים המתמטיים המדויקים. הוא אבי הקלאסיקה של הפיזיקה הקלאסית. הוא הצליח לתאר את החוקים, אשר מצייתים הן לגופים השמימיים הענקיים והן לגרגרים עדינים, שנשאו על ידי הרוח. אחת התגליות העיקריות שלו היא חוק הכבידה האוניברסלית ושלושת חוקי היסוד של המכניקה המתארים את האינטראקציה בין גופים בטבע. מאוחר יותר, מדענים אחרים הצליחו לגזור את דיני החיכוך, לנוח ולהחליק רק הודות לתגליות המדעיות של אייזיק ניוטון.

קצת תיאוריה

לכבוד המדען נקראה כמות פיזית. ניוטון הוא יחידת כוח. ניתן להגדיר את הגדרת הכוח עצמו כ"כוח הוא מדד כמותי של אינטראקציה בין גופים, או ערך המאפיין את מידת העוצמה או המתח של הגוף ".

גודל הכוח נמדד בניוטון מסיבה. למדענים אלה נוצרו שלושה חוקים בלתי מעורערים של "אכיפת החוק", שעדיין תקפים. בואו נלמד אותם על דוגמאות.

החוק הראשון

כדי להבין את השאלות: "מה זה ניוטון?", "יחידת המדידה של מה?" ו "מה המשמעות הפיזית שלה?", כדאי ללמוד היטב את שלושת חוקי היסוד של מכניקה.

הראשון אומר שאם גופים אחרים לא להשפיע על הגוף, אז זה יהיה במנוחה. ואם הגוף היה בתנועה, אז בהעדר מוחלט של כל פעולה על זה, הוא ימשיך תנועה אחידה לאורך קו ישר.

תארו לעצמכם כי על משטח שטוח של השולחן הוא ספר מסוים עם מסה מסוימת. בהציינו את כל הכוחות הפועלים על זה, אנו מקבלים כי זה כוח הכובד, אשר מכוונת אנכית כלפי מטה, ואת כוח התגובה של תמיכה (במקרה זה של השולחן), מכוונת אנכית כלפי מעלה. מאחר ששני הכוחות מאיצים זה את מעשיו של זה, עוצמת הכוח המתקבל היא אפס. על פי החוק הראשון של ניוטון, מסיבה זו הוא נשען על הספר.

החוק השני

הוא מתאר את הקשר בין הכוח הפועל על הגוף לבין ההאצה שהוא מקבל כתוצאה מהכוח המיושם. אייזיק ניוטון, כאשר ניסח את החוק הזה, השתמש לראשונה בערך המסה המתמיד כמדד של אינרציה ואינרציה של הגוף. אי-יכולת מתייחסת ליכולתם או לגופם של הגופים לשמור על מקומם המקורי, כלומר להתנגד להשפעות חיצוניות.

החוק השני מתואר לעתים קרובות על ידי הנוסחה הבאה: F = a * m; כאשר F הוא תוצאה של כל הכוחות המוחלים על הגוף, א היא ההאצה המתקבלת על ידי הגוף, ו- m הוא מסת הגוף. הכוח מתבטא בסופו של דבר בק"ג * m / s ² . ביטוי זה מסומן בדרך כלל בניוטון.

מה זה ניוטון בפיסיקה, מהי ההגדרה של תאוצה, וכיצד היא מתייחסת לכוח? שאלות אלה נענות לנוסחה של החוק השני של מכניקה. יש להבין כי חוק זה עובד רק עבור אותם גופים לנוע עם מהירויות הרבה פחות ממהירות האור. במהירויות הקרובות למהירות האור, יש כבר כמה חוקים אחרים המותאמים על ידי קטע מיוחד של הפיזיקה על תורת היחסות.

החוק השלישי של ניוטון

זה אולי החוק המובן ביותר ופשוט המתאר את האינטראקציה של שני גופים. הוא אומר שכל הכוחות נובעים בזוגות, כלומר, אם גוף אחד פועל על כוח אחר, אזי לגוף השני יש גם השפעה על הראשון עם כוח שווה במודולוס.

עצם ניסוח החוק למדענים נראה כך: "... יחסי הגומלין בין שני גופים זה לזה שווים זה לזה, אבל הם מכוונים בכיוונים מנוגדים".

בוא נראה מה זה ניוטון. בפיסיקה, נהוג לחשוב על כל דבר על תופעות קונקרטיות, אז אנחנו נותנים כמה דוגמאות המתארות את חוקי המכניקה.

1. עופות מים כמו ברווזים, דגים או צפרדעים נעים במים או במים דווקא בגלל אינטראקציה עם זה. החוק השלישי של ניוטון אומר שכאשר גוף אחד פועל על אחרת, תמיד יש התנגדות, שהיא שווה ערך לכוח הראשון, אבל מכוונת בכיוון ההפוך. מכאן ניתן להסיק שתנועת הברווזים נובעת מכך שהם דוחפים את המים לאחור בכפותיהם, והם עצמם צפים קדימה בשל פעולת הגומלין של המים.
2. גלגל הסנאי הוא דוגמה חיה להוכחת החוק השלישי של ניוטון. מהו גלגל סנאי, אין ספק שכולם יודעים. זהו עיצוב פשוט למדי, מזכיר את הגלגל ואת התוף. הוא מותקן בכלובים כך חיות מחמד כגון סנאים או חולדות דקורטיביות יכול לרוץ. האינטראקציה של שני גופים, הגלגל והחיה, מובילה לכך ששני הגופים הללו נעים. וכאשר החלבון פועל במהירות, הגלגל מסתובב במהירות גבוהה, וכאשר הוא מאט, הגלגל מתחיל להסתחרר לאט יותר. זה שוב מוכיח כי הפעולה ואת הפעולה הנגדית תמיד שווים, אם כי הם מכוונים בכיוונים מנוגדים.
3. כל מה שזז על הפלנטה שלנו זז רק בגלל "פעולת התגובה" של כדור הארץ. זה אולי נראה מוזר, אבל למעשה, כאשר הליכה, אנחנו עושים מאמצים רק כדי לדחוף את הקרקע או כל משטח אחר. ואנחנו מתקדמים, כי האדמה דוחפת אותנו בתגובה.

מה זה ניוטון: יחידה או כמות פיזית?

את ההגדרה של "ניוטון" ניתן לתאר כדלקמן: "זוהי יחידת כוח". ומה משמעותו הפיזית? לכן, על פי החוק השני של ניוטון, מדובר בכמות נגזרת, המוגדרת ככוח שיכול לשנות את המהירות של גוף של 1 ק"ג לכל 1 מ \ ש תוך שנייה אחת בלבד. מתברר כי ניוטון הוא כמות וקטורית, כלומר, יש לה כיוון משלה. כאשר אנו מפעילים כוח על אובייקט, למשל לדחוף את הדלת, אנו מציינים בו זמנית את כיוון התנועה, אשר, על פי החוק השני, יהיה זהה לכיוון הכוח.

אם אתה מבין את הנוסחה, מתברר כי 1 ניוטון = 1 ק"ג * m / s ² . בעת פתרון בעיות שונות במכניקה, לעתים קרובות יש צורך להמיר ניוטונים לכמויות אחרות. לנוחות במציאת ערכים אלה או אלה מומלץ לזכור את הזהויות הבסיסיות המחברות את הניוטונים עם יחידות אחרות:

• 1 H = 10 ⁵ dyne (דיין - יחידת המדידה במערכת GHS);
• 1 ≤ 0.1 kgf (כוח ק"ג - יחידת כוח במערכת ICGSS);
• 1 = = 10 ^-3 קירות (יחידת המדידה במערכת MTS, 1 קיר שווה לכוח המדווח על תאוצה ב 1 מ \ ש ² לכל גוף שמשקלו 1 טון).

חוק הכבידה האוניברסלית

אחד התגליות החשובות ביותר של המדען, שהפך את הרעיון של הפלנטה שלנו, הוא חוק הכבידה של ניוטון (מה כוח הכבידה, קרא להלן). כמובן, לפניו היו ניסיונות לפענח את המסתורין של האטרקציה של כדור הארץ. לדוגמה, יוהנס קפלר היה הראשון להציע כי לא רק כדור הארץ יש כוח אטרקטיבי, אלא גם את הגופים עצמם מסוגלים למשוך את כדור הארץ.

עם זאת, רק ניוטון הצליח להוכיח מתמטית את הקשר בין כוח הכבידה לבין חוק התנועה של כוכבי הלכת. לאחר ניסויים רבים, המדען הבין כי למעשה, לא רק כדור הארץ מושך חפצים לעצמו, אבל כל הגופים ממוגנטים זה לזה. הוא נגזר מחוק הכבידה, הקובע כי כל גוף, כולל הגופים השמימיים, נמשך עם כוח השווה לתוצר של G (קבוע כבידה) והמוני שני גופים מ ₁ * m ₂ , מחולק R ² (ריבוע המרחק בין הגופים).

כל החוקים והנוסחאות שנוצרו על ידי ניוטון אפשרו ליצור מודל מתמטי אינטגרלי, אשר עדיין משמש במחקר לא רק על פני כדור הארץ, אלא גם הרבה מעבר לכוכב הלכת שלנו.

המרת יחידות

בעת פתרון בעיות, זכור את תחיליות ה- SI הרגילות, המשמשות, בין היתר, ליחידות מדידה "ניוטוניות". לדוגמה, בבעיות על חפצים קוסמיים, שבהם המוני גופים גדולים, לעתים קרובות יש צורך לפשט ערכים גדולים קטנים יותר. אם הפתרון הוא 5000 N, אז התשובה היא יותר נוח לכתוב בצורת 5 kN (kiloNewton). יחידות כאלה הן של שני סוגים: מרובות ו lobed. הנה הכי הרבה מהם: 10 ² H = 1 hectareNewton (gn); 10 ³ N = 1 kiloNewton (kN); 10 ⁶ Н = 1 megNewton (MN) ו- 10 ^-2 Н = 1 centiNewton (сН); 10 ^-3 H = 1 מיליוןNewton (mN); 10 ^-9 H = 1 ננו ניוטון (nH).