Prima lege a lui Newton, cunoscut și sub numele de legea inerției, A fost propus pentru prima dată de Isaac Newton, fizician, matematician, filosof, teolog, inventator și alchimist englez. Această lege stabilește următoarele: „Dacă un obiect nu este supus niciunei forțe sau dacă forțele care acționează asupra lui se anulează reciproc, atunci se va mișca în continuare cu viteză constantă în linie dreaptă. "
În această afirmație, cuvântul cheie este va urma. Dacă premisele legii sunt îndeplinite, atunci obiectul va continua cu mișcarea sa așa cum a făcut-o. Dacă nu apare o forță dezechilibrată și schimbă starea de mișcare.
Aceasta înseamnă că, dacă obiectul este în repaus, acesta va continua să se odihnească, cu excepția cazului în care o forță îl scoate din acea stare. De asemenea, înseamnă că dacă un obiect se mișcă cu o viteză fixă într-o direcție dreaptă, acesta va continua să se deplaseze în acest fel. Se va schimba numai atunci când un agent extern exercită o forță asupra acestuia și își schimbă viteza..
Indice articol
Isaac Newton s-a născut în Woolsthorpe Manor (Regatul Unit) la 4 ianuarie 1643 și a murit la Londra în 1727.
Data exactă în care Sir Isaac Newton și-a descoperit cele trei legi ale dinamicii, inclusiv prima lege, nu este cunoscută cu certitudine. Dar se știe că a fost cu mult înainte de publicarea celebrei cărți Principiile matematice ale filozofiei naturale, 5 iulie 1687.
Dicționarul Academiei Regale Spaniole definește cuvântul inerție după cum urmează:
"Proprietatea corpurilor de a-și menține starea de repaus sau mișcare dacă nu prin acțiunea unei forțe".
Acest termen este, de asemenea, folosit pentru a afirma că orice situație rămâne neschimbată, deoarece nu s-a făcut niciun efort pentru a o atinge, prin urmare, uneori cuvântul inerție are o conotație de rutină sau lene..
Înainte de Newton, ideile predominante erau cele ale marelui filosof grec Aristotel, care a afirmat că, pentru ca un obiect să poată continua să se miște, o forță trebuie să acționeze asupra lui. Când forța încetează, atunci și mișcarea se va opri. Nu este așa, dar chiar și astăzi mulți cred asta.
Galileo Galilei, un genial astronom și fizician italian care a trăit între 1564 și 1642, a experimentat și a analizat mișcarea corpurilor.
Una dintre observațiile lui Galileo a fost că un corp care alunecă pe o suprafață netedă și lustruită cu un anumit impuls inițial, durează mai mult pentru a se opri și are o deplasare mai mare în linie dreaptă, deoarece fricțiunea dintre corp și suprafață este mai mică.
Este evident că Galileo s-a ocupat de ideea de inerție, dar nu a ajuns să formuleze o afirmație la fel de precisă ca Newton.
Mai jos vă propunem câteva experimente simple, pe care cititorul le poate efectua și corobora rezultatele. Observațiile vor fi, de asemenea, analizate în funcție de viziunea aristotelică a mișcării și viziunea newtoniană..
O cutie este propulsată pe podea și apoi forța motrice este suspendată. Observăm că cutia parcurge o cale scurtă până se oprește.
Să interpretăm experimentul anterior și rezultatul acestuia, în cadrul teoriilor dinaintea lui Newton și apoi conform primei legi.
În viziunea aristotelică explicația a fost foarte clară: cutia s-a oprit pentru că forța care a mișcat-o a fost suspendată.
În viziunea newtoniană, cutia de pe podea / sol nu poate continua să se miște cu viteza pe care o avea în momentul în care forța a fost suspendată, deoarece între podea și cutie există o forță dezechilibrată, ceea ce face ca viteza să scadă până când se oprește cutia. Este vorba despre forța de frecare.
În acest experiment, premisele primei legi a lui Newton nu sunt îndeplinite, astfel încât caseta sa oprit.
Din nou, este cutia de pe podea / sol. Cu această ocazie, forța de pe cutie este menținută, astfel încât să compenseze sau să echilibreze forța de frecare. Acest lucru se întâmplă atunci când obținem caseta de urmat cu viteză constantă și într-o direcție dreaptă.
Acest experiment nu contrazice viziunea aristotelică asupra mișcării: cutia se mișcă cu viteză constantă, deoarece o forță este exercitată asupra sa.
De asemenea, nu contrazice abordarea lui Newton, deoarece toate forțele care acționează asupra cutiei sunt echilibrate. Sa vedem:
Tot în direcția verticală forțele sunt echilibrate, deoarece greutatea cutiei, care este o forță care indică vertical în jos, este compensată exact de forța de contact (sau normală) pe care solul o exercită asupra cutiei vertical în sus..
Apropo, greutatea cutiei se datorează atracției gravitaționale a Pământului.
Continuăm cu cutia sprijinită pe podea. În direcția verticală forțele sunt echilibrate, adică forța verticală netă este zero. Ar fi cu siguranță foarte surprinzător dacă cutia s-ar deplasa în sus. Dar în direcția orizontală există o forță de frecare.
Acum, pentru ca premisa primei legi a lui Newton să fie îndeplinită, trebuie să reducem frecarea la expresia sa minimă. Putem realiza acest lucru într-un mod destul de aproximativ dacă căutăm o suprafață foarte netedă pe care pulverizăm ulei de silicon.
Deoarece uleiul de silicon reduce frecarea la aproape zero, atunci când această cutie este aruncată orizontal, își va menține viteza și direcția pentru o lungă întindere.
Este același fenomen care se întâmplă cu un patinator pe un patinoar sau cu pucul de hochei pe gheață atunci când sunt propulsate și eliberate din proprie inițiativă..
În situațiile descrise, în care frecarea este redusă aproape la zero, forța rezultată este practic nulă și obiectul își menține viteza, conform primei legi a lui Newton.
În viziunea aristotelică, acest lucru nu s-ar putea întâmpla, deoarece, conform acestei teorii naive, mișcarea are loc numai atunci când există o forță netă asupra obiectului în mișcare..
Masa este o cantitate fizică care indică cantitatea de materie pe care o conține un corp sau un obiect.
Atunci masa este o proprietate intrinsecă a materiei. Dar materia este alcătuită din atomi, care au masă. Masa atomului este concentrată în nucleu. Protonii și neutronii nucleului definesc practic masa atomului și materiei..
Masa este în general măsurată în kilograme (kg), este unitatea de bază a Sistemului Internațional de Unități (SI).
Prototipul sau referința kg este un cilindru de platină și iridiu care se păstrează în Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri din Sèvres, în Franța, deși în 2018 a fost legat de constanta Planck și noua definiție intră în vigoare începând cu 20 mai, 2019.
Ei bine, se întâmplă ca inerția și masa să fie legate. Cu cât masa este mai mare, cu atât are mai multă inerție un obiect. Este mult mai dificil sau mai costisitor din punct de vedere al energiei să schimbi starea de mișcare a unui obiect mai masiv decât unul mai puțin masiv..
De exemplu, este nevoie de mult mai multă forță și mult mai multă muncă pentru a ridica o cutie de o tonă (1000 kg) din repaus decât o cutie de un kilogram (1 kg). De aceea se spune adesea că prima are mai multă inerție decât a doua.
Datorită relației dintre inerție și masă, Newton a realizat că viteza singură nu este reprezentativă pentru starea de mișcare. De aceea a definit o cantitate cunoscută sub numele de impuls sau impuls care se notează cu litera p y este produsul masei m pentru viteză v:
p = m v
Indrazneala din p iar în v indicați că sunt mărimi fizice vectoriale, adică sunt mărimi cu magnitudine, direcție și sens.
În schimb, masa m este o cantitate scalară, căreia i se atribuie un număr care poate fi mai mare sau egal cu zero, dar niciodată negativ. Până în prezent nu a fost găsit niciun obiect de masă negativă în universul cunoscut..
Newton și-a dus imaginația și abstractizarea la extrem, definind apelul particule libere. O particulă este un punct material. Adică, este ca un punct matematic, dar cu masă:
O particulă liberă este acea particulă atât de izolată, atât de departe de un alt obiect din univers încât nimic nu poate exercita vreo interacțiune sau forță asupra ei.
Mai târziu, Newton a continuat să definească sistemele de referință inerțiale, care vor fi cele în care se aplică cele trei legi ale sale de mișcare. Iată definițiile conform acestor concepte:
Orice sistem de coordonate atașat unei particule libere sau care se mișcă la viteză constantă față de particula liberă va fi un sistem de referință inerțial.
Dacă o particulă este liberă, atunci are un impuls constant în raport cu un cadru de referință inerțial.
O hârtie de hochei de 160 de grame merge pe patinoar la 3 km / h. Găsește-ți impulsul.
Masa discului în kilograme este: m = 0.160 kg.
Viteza în metri peste secundă: v = (3 / 3,6) m / s = 0,8333 m / s
Cantitatea de mișcare sau impuls p se calculează după cum urmează: p = m * v = 0,1333 kg * m / s,
Fricțiunea din discul anterior este considerată nulă, astfel încât impulsul este păstrat atâta timp cât nimic nu modifică cursul drept al discului. Cu toate acestea, se știe că două forțe acționează asupra discului: greutatea discului și contactul sau forța normală pe care o exercită podeaua asupra acestuia..
Calculați valoarea forței normale în newtoni și direcția acesteia.
Deoarece impulsul este conservat, forța rezultată asupra pucului de hochei trebuie să fie zero. Greutatea indică vertical în jos și este valabilă: P = m * g = 0,16 kg * 9,81 m / s²
Forța normală trebuie să contracareze în mod necesar greutatea, deci trebuie să fie orientată vertical în sus, iar magnitudinea acesteia va fi de 1,57 N.
Exemple de lege a lui Newton în viața reală.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.