ความแตกต่างระหว่างกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตันกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันคืออะไร?

เนื้อหา

• กองกำลังที่สมดุลและไม่สมดุล
• ความเฉื่อยกับการเร่งความเร็ว
• รัฐที่ไม่มีเงื่อนไขกับเงื่อนไข
• ตัวอย่าง

กฎการเคลื่อนที่ของไอแซคนิวตันได้กลายเป็นกระดูกสันหลังของฟิสิกส์คลาสสิก กฎหมายเหล่านี้จัดพิมพ์ครั้งแรกโดยนิวตันในปี 1687 ยังคงอธิบายโลกอย่างถูกต้องตามที่เรารู้ในปัจจุบัน กฎข้อแรกของการเคลื่อนไหวของเขาระบุว่าวัตถุที่เคลื่อนไหวมีแนวโน้มที่จะอยู่ในท่าทางจนกว่าจะมีการกระทำอีกแรง กฎนี้บางครั้งสับสนกับหลักการในกฎข้อที่สองของการเคลื่อนไหวซึ่งระบุความสัมพันธ์ระหว่างกำลังมวลและการเร่งความเร็ว อย่างไรก็ตามในกฎทั้งสองนี้นิวตันกล่าวถึงหลักการที่แยกต่างหากซึ่งแม้ว่าจะมีการพันกัน แต่ก็อธิบายถึงกลไกสองด้านที่แตกต่างกัน

กองกำลังที่สมดุลและไม่สมดุล

กฎข้อแรกของนิวตันเกี่ยวข้องกับกองกำลังที่สมดุลหรือที่อยู่ในสภาวะสมดุล เมื่อแรงสองแรงสมดุลกันพวกมันจะยกเลิกกันและไม่มีผลกระทบใด ๆ ต่อวัตถุ ตัวอย่างเช่นหากคุณและเพื่อนของคุณดึงเชือกทั้งสองฝั่งตรงข้ามโดยใช้แรงเท่ากันจุดกึ่งกลางของเชือกจะไม่เคลื่อนไหว แรงที่เท่ากัน แต่กองกำลังตรงกันข้ามของคุณยกเลิกซึ่งกันและกัน อย่างไรก็ตามกฎข้อที่สองของนิวตันอธิบายถึงวัตถุที่ได้รับผลกระทบจากแรงไม่สมดุลหรือแรงที่ไม่ได้ยกเลิก เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นจะมีการเคลื่อนที่ของตาข่ายในทิศทางของแรงที่ทรงพลังกว่า

ความเฉื่อยกับการเร่งความเร็ว

ตามกฎข้อแรกของนิวตันเมื่อกองกำลังทั้งหมดที่ทำงานอยู่บนวัตถุมีความสมดุลวัตถุนั้นจะยังคงอยู่ในสภาพที่เป็นอยู่ตลอดไป ถ้ามันเคลื่อนที่มันจะยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันและไปในทิศทางเดียวกัน ถ้ามันไม่เคลื่อนไหวมันจะไม่มีวันขยับ เรื่องนี้เป็นที่รู้จักกันในนามกฎแห่งความเฉื่อย ตามกฎข้อที่สองของนิวตันหากสถานะเดิมเปลี่ยนไปเพื่อให้แรงที่ทำงานบนวัตถุนั้นไม่สมดุลกันวัตถุจะเร่งความเร็วในอัตราที่อธิบายโดยสมการ F = ma โดยที่ "F" เท่ากับแรงสุทธิที่ทำหน้าที่กับวัตถุ "m" เท่ากับมวลและ "a" เท่ากับความเร่งที่เกิดขึ้น

รัฐที่ไม่มีเงื่อนไขกับเงื่อนไข

ความเฉื่อยและความเร่งอธิบายคุณสมบัติต่าง ๆ ของวัตถุ ความเฉื่อยเป็นคุณสมบัติที่ไม่มีเงื่อนไขที่ทุกวัตถุมีอยู่ตลอดเวลาโดยไม่คำนึงถึงสิ่งที่เกิดขึ้นกับมัน อย่างไรก็ตามวัตถุไม่ได้เร่งความเร็วเสมอไป สิ่งนี้จะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเฉพาะเท่านั้น ดังนั้นคุณสามารถอธิบายการเร่งความเร็วเป็นสถานะที่มีเงื่อนไข อัตราความเร่งก็มีเงื่อนไขเช่นกันขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและปริมาณของแรงสุทธิ ตัวอย่างเช่นแรง 1 นิวตันที่กระทำกับลูกบอลที่มีน้ำหนัก 1 กรัมจะไม่ทำให้ลูกบอลเร่งความเร็วเท่ากับแรง 2 นิวตัน

ตัวอย่าง

ความเฉื่อยอธิบายว่าทำไมคนในยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่ต้องได้รับการยับยั้ง หากรถหยุดกะทันหันผู้คนที่อยู่ข้างในจะเดินหน้าต่อไปเว้นแต่เข็มขัดนิรภัยจะมีแรงต้าน การเร่งความเร็วอธิบายสาเหตุที่รถหยุดอย่างกะทันหัน เนื่องจากการลดความเร็วเป็นการเร่งความเร็วเชิงลบจึงอยู่ภายใต้กฎข้อที่สอง เมื่อแรงที่ต่อต้านรถเคลื่อนที่ไปข้างหน้านั้นยิ่งใหญ่กว่าแรงขับของมันรถก็ชะลอตัวลงจนกระทั่งมันหยุด