Știință > Fizică > Forță > Prima lege a mișcării a lui Newton

Legile mișcării a lui Newton sunt trei legi fizice care, împreună, au pus bazele mecanicii clasice. În acest articol, vom discuta despre prima lege a mișcării a lui Newton și despre conceptul de inerție a unui corp.

Declarația primei legi a mișcării a lui Newton:

Care corp material continuă să rămână în starea sa de repaus sau în starea de mișcare uniformă în linie dreaptă, dacă nu este acționat de o forță exterioară dezechilibrată care să îi schimbe starea de mișcare. Această lege se mai numește și legea inerției.

Explicație: Această lege are două părți, prima parte ne oferă conceptul de inerție, în timp ce a doua parte ne ajută la definirea forței. Prima parte indică faptul că, dacă un corp se află în repaus, atunci el nu poate începe să se miște de unul singur. În mod similar, dacă corpul se află în stare de mișcare uniformă în linie dreaptă, nu-și poate mări sau micșora viteza sau nu-și poate schimba singur direcția. Astfel, fiecare corp are incapacitatea de a-și schimba singur starea de repaus sau starea de mișcare uniformă de-a lungul unei linii drepte, această proprietate inerentă a corpului se numește inerția unui corp. Inerția unui corp depinde de masa corpului. Astfel, masa este o măsură a inerției unui corp.

A doua parte a legii ne ajută la definirea forței. În prima parte, am văzut că un corp nu-și poate schimba singur starea de mișcare, ci este nevoie de o mărime fizică exterioară pentru a face acest lucru. Această cantitate fizică exterioară care este necesară pentru a schimba starea de mișcare a unui corp se numește forță.

Conceptul de inerție a unui corp:

• Tendința corpului de a se opune schimbării stării de repaus sau a stării de mișcare uniformă se numește inerția corpului.
• Dacă asupra unui corp nu acționează nicio forță dezechilibrată, atunci corpul în repaus rămâne în repaus. Această inerție este uneori denumită inerția de repaus.
• Dacă asupra unui corp nu acționează nicio forță dezechilibrată, atunci corpul aflat în mișcare uniformă de-a lungul unei drepte rămâne în mișcare uniformă de-a lungul aceleiași drepte. Această inerție se numește uneori inerția de mișcare.
• Tendința unui corp de a continua să se deplaseze cu o mișcare uniformă într-o direcție liniară se numește inerția de direcție.

Exemple de inerție de repaus:

Exemplu: O monedă este așezată pe un carton neted care servește drept capac la un pahar. Când cartea este trasă brusc în direcție orizontală, moneda cade în pahar. (Inerția de repaus)

Explicație: Când cartea este trasă pe orizontală, ea capătă mișcare datorită forței de tragere. Dar cum asupra monedei nu acționează nici o forță în direcție orizontală. Moneda aflată inițial în repaus pe card din cauza inerției rămâne în repaus. Astfel, se separă de card. Acum, neexistând niciun suport în partea de jos, cardul cade în pahar sub acțiunea gravitației.

Mai multeexemple de inerție a repausului:

• Un biciclist care circulă pe un drum plan nu se oprește imediat după ce se oprește din pedalat.

• La lovirea monedei de la baza unui teanc de monede de carambol cu un ciocănel, această monedă doar se îndepărtează, în timp ce restul teancului rămâne în poziția inițială.
• Când un covor atârnat este bătut cu un băț, particulele de praf încep să iasă din el. Când un covor este bătut cu un băț, covorul se pune în mișcare. Dar, din cauza inerției, particulele de praf rămân în repaus. Astfel, ele se separă de covor.
• La scuturarea sau la datul unor smucituri la ramurile unui copac, fructele cad. Când ramurile sunt scuturate într-o direcție, fructele și frunzele, datorită inerției, rămân în poziția inițială datorită inerției de repaus. Acest lucru provoacă ruperea tulpinii și ele cad.
• Când un glonț este tras asupra unui geam de sticlă, se formează o gaură în el. Acest lucru se datorează faptului că numai acea parte a geamului se mișcă odată cu glonțul, acolo unde glonțul lovește geamul. Partea rămasă, din cauza inerției, rămâne în poziția sa. Astfel, glonțul este capabil să formeze o gaură în fereastra de sticlă datorită inerției geamului.
• Un magician smulge o față de masă de sub un set complet de veselă. Când fața de masă este trasă, ea este pusă în mișcare, dar vesela, datorită inerției de repaus, rămâne pe masă.
• Când trenul local pornește sau se oprește brusc, ușile glisante ale unor compartimente se pot deschide sau închide.

Exemplu de inerție a mișcării:

Exemplu: Când un autobuz staționar începe să se deplaseze pasagerii din autobuz se înclină pe spate în mod similar, când autobuzul care se deplasează cu viteză uniformă se oprește brusc pasagerii se deplasează înainte. (Inerția mișcării)

Explicație: Când autobuzul este staționar, pasagerii sunt și ei staționari. Când autobuzul începe să se pună în mișcare, partea corpului (partea inferioară) în contact cu autobuzul începe să se miște, dar din cauza inerției partea superioară rămâne staționară și astfel el se înclină pe spate. Dacă se află în picioare, el va cădea în spate. Atunci când autobuzul se deplasează cu o mișcare uniformă în linie dreaptă, pasagerii au aceeași mișcare. Când autobuzul se oprește, partea corpului (partea inferioară) aflată în contact cu autobuzul se oprește, dar din cauza inerției partea superioară continuă să se miște înainte și astfel el se deplasează înainte. Dacă stă în picioare el va cădea înainte.

Mai multeexemple:

• Când un pasager sare dintr-un tren în mișcare el cade. Acest lucru se datorează faptului că, de îndată ce persoana părăsește trenul în mers, viteza sa este aceeași cu cea a trenului. Atunci când picioarele sale intră în contact cu solul, partea inferioară a corpului său se oprește, dar partea superioară a corpului continuă să se deplaseze cu viteza inițială. Acest lucru îl face să cadă în direcția înainte. Pentru a evita acest lucru, el trebuie să alerge în direcția înainte până când viteza sa este redusă la zero.
• O minge aruncată vertical în sus de către o persoană într-un tren în mișcare se întoarce în mâna sa. Motivul este că, în momentul în care mingea a fost aruncată, aceasta se afla în mișcare împreună cu persoana și cu trenul, datorită inerției mișcării. Astfel, în timpul în care mingea rămâne în aer, atât persoana, cât și mingea se deplasează înainte pe aceeași distanță. Acest lucru face ca mingea să revină în mână la întoarcere.
• Atleții aleargă înainte de a face o săritură în lungime pentru a-și mări viteza și, prin urmare, inerția mișcării. Inerția crescută a mișcării îi permite să sară pe o distanță mai mare.
• Atleții (săritori în lungime / aruncători de suliță / aruncători de greutate) adesea nu reușesc să se oprească înainte de linia de fault din cauza inerției mișcării partea superioară a corpului sportivului continuă să se deplaseze în direcția înainte în timp ce partea inferioară se oprește. Astfel, este posibil ca el să nu reușească să se oprească în dreptul liniei de fault și să o traverseze.

Exemplu de inerție a direcției :

Exemplu: Atunci când un vehicul face un viraj brusc spre stânga, persoana așezată în vehicul este împinsă spre dreapta. (Inerția de direcție)

Explicație: Atunci când un vehicul face un viraj brusc la stânga, acesta își schimbă direcția. În timp ce persoana așezată înăuntru tinde să se deplaseze în direcția inițială din cauza inerției. Astfel, el este împins spre dreapta.

Mai multeexemple:

• Când un autobuz face un viraj în jurul unui colț, pasagerii trebuie să se agațe de un suport pentru a nu se balansa. Atât autobuzul, cât și pasagerul se află într-o stare de mișcare. Când autobuzul schimbă direcția, pasagerii continuă să se deplaseze în aceeași direcție datorită inerției de direcție. Dacă pasagerii nu se țin de vreun suport ar fi aruncați în direcția respectivă.

Note:

• Dacă un corp se află în repaus, atunci forța netă care acționează asupra corpului este zero.
• Dacă un corp se deplasează în mișcare uniformă în linie dreaptă, atunci forța netă care acționează asupra corpului este zero.
• Dacă un corp nu se află nici în repaus, nici în mișcare uniformă, atunci forța netă care acționează asupra corpului nu este zero.
• Dacă un corp își schimbă direcția, atunci forța netă care acționează asupra corpului nu este zero.
• Dacă forța netă care acționează asupra unui corp este zero, atunci corpul trebuie să fie în repaus sau în mișcare uniformă în linie dreaptă.
• Dacă forța netă care acționează asupra unui corp nu este zero, atunci corpul nu este nici în repaus, nici în mișcare uniformă în linie dreaptă.

Oprirea unui vehicul în mișcare:

Dacă motorul unei mașini este oprit sau frânele sunt aplicate pentru a opri o mașină, mașina nu se oprește imediat. Uneori, un șofer trebuie să aplice frânele de urgență. Intervalul de timp dintre momentul în care vede obstacolul și cel în care aplică efectiv frâna se numește timp de răspuns sau timp de gândire. Distanța parcursă de mașină în această perioadă se numește distanță de gândire. Intervalul de timp dintre aplicarea frânelor și oprirea efectivă a mașinii se numește timp de frânare. Distanța parcursă de mașină în această perioadă se numește distanță de frânare. Suma dintre distanța de gândire și distanța de frânare se numește distanță de oprire. Astfel, pentru a evita un accident, distanța de oprire trebuie să fie mai mică decât distanța la care se află obstacolul din punctul în care a fost văzut.

Venitul cerealelor:

Prin vânturare, cerealele se separă de coajă. Vânatul este un proces agricol prin care boabele și coaja sunt separate unele de altele. Boabele au o masă mai mare decât cea a cojii. Astfel, inerția bobului este mai mare decât cea a cojii. Astfel, este nevoie de o forță mai mare pentru a le schimba traiectoria de mișcare. Atunci când sunt aruncate de la înălțime într-un vânt ușor, din cauza inerției mai mari, ele cad pe verticală. Particulele de coajă au o masă neglijabilă și o inerție foarte neglijabilă. Prin urmare, este nevoie de o forță mică pentru a le schimba traiectoria de mișcare. Atunci când sunt aruncate de la înălțime într-un vânt ușor, acestea sunt purtate pe o anumită distanță în direcția vântului. Astfel, coaja și boabele se separă.

Bagajele de pe acoperișul autobuzului sunt legate:

Se recomandă să se lege bagajele cu frânghii pe acoperișul autobuzului. Când un autobuz se deplasează (mai ales cu viteză mare) pe șosea se oprește brusc sau își schimbă brusc direcția, bagajele de pe acoperiș datorită inerției mișcării și a direcției continuă să rămână în mișcare sau în aceeași direcție de mișcare. Ca urmare, bagajele pot fi aruncate de pe acoperișul autobuzului dacă nu sunt legate cu frânghia.

Secarea cârpelor prin scuturare:

Când o cârpă umedă este scuturată, particulele de apă încep să iasă din ea. Când cârpa este scuturată, cârpa este pusă în mișcare. Dar, din cauza inerției, particulele de apă rămân în repaus. Astfel, ele se separă de cârpa umedă. Astfel, cârpele se pot usca mai devreme.

O persoană așezată într-o mașină încearcă să miște mașina aplicând o forță pe pereții acesteia.Se va mișca mașina?

Prima lege a lui Newton afirmă că „Orice corp material continuă să rămână în starea sa de repaus sau în starea de mișcare uniformă în linie dreaptă, dacă nu este supus acțiunii unei forțe exterioare dezechilibrate care să îi schimbe starea de mișcare”. Astfel, pentru a pune în mișcare un corp aflat în repaus este nevoie de o forță externă dezechilibrată. În acest caz, forța aplicată de către persoană este internă. Prin urmare, mașina nu se va mișca.

Exemple în care se preferă o inerție mică și un exemplu în care se preferă o inerție mare (recomandat):

Carpinarul lucrează cu lemn și cuie. Pentru a înfige cuie în lemn, este necesară o forță mai mică. Astfel, se recomandă o inerție scăzută a ciocanului. Astfel, ciocanul tâmplarului este un exemplu de inerție scăzută. Un fierar lucrează cu fier, oțel. Pentru a schimba forma fierului sau a oțelului, este necesară o forță mare. Astfel, se recomandă o inerție mare a ciocanului. Astfel, ciocanul fierarului este un exemplu de inerție mare.

Tema anterioară: „Ciocanul de fierar”: Conceptul de forță echilibrată și neechilibrată

Subiectul următor A doua lege a mișcării a lui Newton

Știință > Fizică > Forța > Prima lege a mișcării a lui Newton

.