เนื้อหา
- TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
- กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน: กองกำลังและการเคลื่อนไหวที่ไม่สมดุล
- กฎข้อที่สองของนิวตัน: แรงคืออะไร
Isaac Newton ให้คำอธิบายที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการเชื่อมโยงระหว่างแรงและการเคลื่อนไหวในกฎสามข้อที่มีชื่อเสียงของเขาและการเรียนรู้เกี่ยวกับพวกเขาเป็นส่วนสำคัญของฟิสิกส์การเรียนรู้ พวกเขาบอกคุณว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแรงถูกนำไปใช้กับมวลชนและยังกำหนดแนวคิดหลักของแรง หากคุณต้องการเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการบังคับและการเคลื่อนไหวกฎหมายสองข้อแรกของนิวตันคือกฎที่สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณาและเป็นเรื่องง่ายที่จะจับ พวกเขาอธิบายว่าการเปลี่ยนแปลงใด ๆ จากการเคลื่อนที่เป็นไม่เคลื่อนไหวหรือในทางกลับกันต้องใช้แรงไม่สมดุลและปริมาณการเคลื่อนที่นั้นแปรผันตามขนาดของแรงและสัดส่วนผกผันกับมวลของวัตถุ
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
หากไม่มีแรงหรือถ้าแรงเพียงอย่างเดียวมีความสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบวัตถุจะยังคงอยู่หรือเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วเดียวกัน เฉพาะแรงที่ไม่สมดุลเท่านั้นที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุรวมถึงการเปลี่ยนความเร็วจากศูนย์ (เช่นคงที่) เป็นมากกว่าศูนย์ (เคลื่อนที่)
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน: กองกำลังและการเคลื่อนไหวที่ไม่สมดุล
กฎข้อแรกของนิวตันกล่าวว่าวัตถุจะยังคงนิ่งอยู่ (ไม่ใช่ในท่าทาง) หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันทุกประการและไปในทิศทางเดียวกันเว้นแต่ว่ามันจะถูกใช้งานโดยแรง "ไม่สมดุล" ในแง่ที่เรียบง่ายมันบอกว่ามีบางสิ่งที่เคลื่อนไหวถ้ามีสิ่งอื่นผลักมันและสิ่งนั้นหยุดเปลี่ยนทิศทางหรือเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้นถ้ามีอะไรผลัก
การทำความเข้าใจความหมายของ“ แรงไม่สมดุล” ทำให้กฎหมายนี้ชัดเจนขึ้น ถ้าสองแรงกระทำกับวัตถุหนึ่งผลักมันไปทางซ้ายและอีกแรงผลักไปทางขวามันจะย้ายเฉพาะถ้าหนึ่งพลังใหญ่กว่าอีก หากพวกเขามีความแข็งแรงเท่ากันวัตถุก็จะอยู่ในที่ที่มันอยู่
วิธีหนึ่งที่จะจินตนาการว่านี่คือการคิดเกี่ยวกับชุดของเครื่องชั่งที่มีน้ำหนักทั้งสองด้านของมัน น้ำหนักถูกดึงลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงและสิ่งเดียวที่มีผลต่อแรงโน้มถ่วงที่ดึงพวกเขาไปคือปริมาณเท่าไหร่ที่มี หากคุณมีมวลเท่ากันทั้งสองด้านมาตราส่วนจะยังคงอยู่ สเกลจะเคลื่อนไหวเมื่อคุณทำให้ไม่สมดุลอย่างแท้จริงในแง่ของมวล ความแตกต่างของมวลชนหมายความว่าแรงที่กระทำต่อทั้งสองด้านของเครื่องชั่งไม่สมดุลกันดังนั้นเครื่องชั่งจะเคลื่อนที่
การนึกภาพการเคลื่อนไหวที่ความเร็วคงที่นั้นยากกว่าเพราะคุณจะไม่พบสิ่งนี้ในชีวิตแบบวันต่อวัน ลองคิดดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณมีรถของเล่นนั่งบนพื้นผิวเรียบ (ไร้แรงเสียดทาน) และไม่มีอากาศในห้อง รถจะยังคงอยู่จนกว่าจะถูกผลักตามที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากการผลักดัน? ไม่มีแรงเสียดทานกับพื้นผิวที่จะทำให้มันช้าลงและไม่มีอากาศที่จะทำให้มันช้าลง พื้นผิวทำให้สมดุลแรงโน้มถ่วง (โดยสิ่งที่เรียกว่า "ปฏิกิริยาปกติ" ที่เกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สามของนิวตัน) และไม่มีแรงกระทำจากทางซ้ายหรือขวา ในสถานการณ์เช่นนี้รถจะต้องเดินทางด้วยความเร็วเท่ากันบนพื้นผิว หากพื้นผิวนั้นมีความยาวไม่ จำกัด รถก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วนั้นตลอดไป
กฎข้อที่สองของนิวตัน: แรงคืออะไร
กฎข้อที่สองของนิวตันกำหนดแนวคิดเรื่องกำลัง มันบอกว่าแรงที่ใช้กับวัตถุนั้นเท่ากับมวลของมันคูณด้วยความเร่งที่แรงเป็นสาเหตุ ในสัญลักษณ์นี่คือ:
F = ma
หน่วยของแรงคือนิวตัน - เพื่อรับทราบบุคคลที่กำหนดไว้ - ซึ่งเป็นวิธีจดชวเลขของการพูดกิโลกรัม - เมตรต่อวินาทีกำลังสอง (kg m / s2) หากคุณมีมวล 1 กิโลกรัมและคุณต้องการเร่งความเร็ว 1 m / s ทุกวินาทีคุณจำเป็นต้องใช้แรง 1 N
การเขียนกฎของนิวตันด้วยวิธีต่อไปนี้ช่วยอธิบายความเชื่อมโยงระหว่างแรงและการเคลื่อนที่:
a = F ÷ m
การเร่งความเร็วด้านซ้ายบอกเราว่ามีบางสิ่งเคลื่อนไหวอยู่ ทางด้านขวามือแสดงให้เห็นว่าแรงที่ใหญ่กว่านำไปสู่การเคลื่อนไหวที่มากขึ้นหากมวลของวัตถุเหมือนกัน หากใช้แรงเฉพาะสมการนี้จะแสดงว่าปริมาณความเร่งขึ้นอยู่กับมวลที่คุณพยายามเคลื่อนที่ วัตถุที่มีขนาดใหญ่และหนักกว่าจะเคลื่อนที่น้อยกว่าวัตถุที่มีขนาดเล็กและเบากว่าซึ่งอยู่ภายใต้การกดขนาดเดียวกัน หากคุณเตะลูกฟุตบอลมันจะขยับได้มากกว่าถ้าคุณเตะลูกโบว์ลิ่งที่มีความแข็งแรงเท่ากัน