Fysik som en vetenskap som studerar lagarna i vårt universum, använder en standardforskningsmetodik och ett visst system av måttenheter. Kraftenheten kallas vanligtvis N (newton). Vad är styrka, hur hittar och mäter man den? Låt oss undersöka det här problemet mer i detalj.
Intressant från historien
Isaac Newton är en enastående engelsk vetenskapsman från 1600-talet som gjorde ett ovärderligt bidrag till utvecklingen av de exakta matematiska vetenskaperna. Det är han som är den klassiska fysikens förfader. Han lyckades beskriva de lagar som styr både enorma himlakroppar och små sandkorn som förs bort av vinden. En av hans främsta upptäckter är lagen om universell gravitation och mekanikens tre grundläggande lagar som beskriver kroppars samverkan i naturen. Senare kunde andra forskare härleda lagarna för friktion, vila och glidning endast tack vare Isaac Newtons vetenskapliga upptäckter.
Lite teori
En fysisk storhet har fått sitt namn efter en vetenskapsman. Newton är en kraftenhet. Själva definitionen av kraft kan beskrivas så här: "kraft är ett kvantitativt mått på interaktionen mellan kroppar, eller en kvantitet,som kännetecknar graden av intensitet eller spänning hos kroppar."
Kraft mäts i Newton av en anledning. Det var denna vetenskapsman som skapade tre orubbliga "makt"-lagar som är relevanta för denna dag. Låt oss studera dem med exempel.
First Law
För en fullständig förståelse av frågorna: "Vad är en newton?", "Mätenheten för vad?" och "Vad är dess fysiska betydelse?", är det värt att noggrant studera mekanikens tre grundläggande lagar.
Den första säger att om kroppen inte påverkas av andra kroppar så kommer den att vara i vila. Och om kroppen var i rörelse, kommer den, i avsaknad av någon åtgärd på den, att fortsätta sin enhetliga rörelse i en rak linje.
Föreställ dig att en viss bok med en viss massa ligger på en plan bordsyta. Genom att beteckna alla krafter som verkar på den får vi att detta är tyngdkraften, som är riktad vertik alt nedåt, och reaktionskraften från stödet (i detta fall bordet), riktad vertik alt uppåt. Eftersom båda krafterna balanserar varandras handlingar är storleken på den resulterande kraften noll. Enligt Newtons första lag är detta anledningen till att boken är i vila.
Andra lagen
Den beskriver förhållandet mellan kraften som verkar på en kropp och accelerationen den får på grund av den applicerade kraften. Isaac Newton, när han formulerade denna lag, var den första som använde det konstanta värdet av massa som ett mått på manifestationen av tröghet och tröghet hos en kropp. De kallar tröghetkropparnas förmåga eller egendom att behålla sin ursprungliga position, det vill säga att motstå yttre påverkan.
Den andra lagen beskrivs ofta med följande formel: F=am; där F är resultatet av alla krafter som appliceras på kroppen, a är den acceleration som kroppen tar emot och m är kroppens massa. Kraften uttrycks slutligen i kgm/s2 . Detta uttryck betecknas vanligtvis i newton.
Vad är en newton i fysiken, vad är definitionen av acceleration och hur är det relaterat till kraft? Dessa frågor besvaras av formeln för mekanikens andra lag. Det bör förstås att denna lag bara fungerar för de kroppar som rör sig med hastigheter mycket mindre än ljusets hastighet. Vid hastigheter nära ljusets hastighet fungerar lite olika lagar, anpassade av ett speciellt avsnitt i fysiken om relativitetsteorin.
Newtons tredje lag
Detta är kanske den mest begripliga och enkla lagen som beskriver samspelet mellan två kroppar. Han säger att alla krafter uppstår i par, det vill säga om en kropp verkar på en annan med en viss kraft, så verkar den andra kroppen i sin tur också på den första med lika stor kraft.
Själva formuleringen av lagen av vetenskapsmän är som följer: "… två kroppars interaktioner på varandra är lika med varandra, men riktade i motsatta riktningar."
Låt oss ta reda på vad en newton är. Inom fysiken är det därför vanligt att överväga allt om specifika fenomenHär är några exempel som beskriver mekanikens lagar.
- Vattenfåglar som ankor, fiskar eller grodor rör sig i eller genom vattnet precis genom att interagera med det. Newtons tredje lag säger att när en kropp verkar på en annan uppstår alltid en motverkan, som är likvärdig i styrka med den första, men riktad i motsatt riktning. Baserat på detta kan vi dra slutsatsen att ankors rörelse uppstår på grund av att de trycker tillbaka vattnet med sina tassar, och de själva simmar framåt på grund av vattnets reaktion.
- Ekorrhjulet är ett utmärkt exempel på att bevisa Newtons tredje lag. Alla vet säkert vad ett ekorrhjul är. Detta är en ganska enkel design, som påminner om både ett hjul och en trumma. Den är installerad i burar så att husdjur som ekorrar eller dekorativa råttor kan springa runt. Samverkan mellan två kroppar, hjulet och djuret, får båda dessa kroppar att röra sig. Dessutom, när ekorren springer snabbt, snurrar hjulet i hög hastighet, och när det saktar ner börjar hjulet snurra långsammare. Detta bevisar än en gång att handling och motverkan alltid är lika med varandra, även om de är riktade i motsatta riktningar.
- Allt som rör sig på vår planet rör sig bara på grund av jordens "svarsåtgärd". Det kan tyckas konstigt, men i själva verket, när vi går, anstränger vi oss bara för att pressa marken eller någon annan yta. Och vi går framåt, eftersom jorden pressar oss som svar.
Vad är en newton: en måttenhet ellerfysisk kvantitet?
Själva definitionen av "newton" kan beskrivas på följande sätt: "det är en kraftenhet". Men vad är dess fysiska betydelse? Så, baserat på Newtons andra lag, är detta en derivatkvantitet, som definieras som en kraft som kan ändra hastigheten på en kropp med en massa på 1 kg med 1 m/s på bara 1 sekund. Det visar sig att newton är en vektorkvantitet, det vill säga den har sin egen riktning. När vi applicerar en kraft på ett föremål, till exempel genom att trycka på en dörr, ställer vi samtidigt in rörelseriktningen, som enligt den andra lagen blir densamma som kraftens riktning.
Om du följer formeln visar det sig att 1 Newton=1 kgm/s 2 . När man löser olika problem inom mekanik är det mycket ofta nödvändigt att omvandla newton till andra kvantiteter. För enkelhetens skull, när du hittar vissa värden, rekommenderas det att komma ihåg de grundläggande identiteterna som förbinder newton med andra enheter:
- 1 H=105 dyne (dyna är en måttenhet i CGS-systemet);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-force är en kraftenhet i ICSS-systemet);
- 1 H=10 -3 sten någon kropp som väger 1 ton).
Lagen om universell gravitation
En av forskarens viktigaste upptäckter, som vände idén om vår planet, är Newtons gravitationslag (vad är gravitation, läs nedan). Naturligtvis före honom fanns det försök att reda ut mysteriet med attraktionJorden. Johannes Kepler var till exempel den första som antydde att inte bara jorden har en attraktionskraft, utan även kropparna själva kan attrahera jorden.
Men bara Newton lyckades matematiskt bevisa sambandet mellan gravitation och planetens rörelselag. Efter många experiment insåg forskaren att faktiskt inte bara jorden attraherar objekt till sig själv, utan alla kroppar attraheras av varandra. Han härledde gravitationslagen, som säger att alla kroppar, inklusive himlakroppar, attraheras med en kraft lika med produkten av G (gravitationskonstant) och massorna av båda kropparna m1 m 2 dividerat med R2 (kvadraten på avståndet mellan kropparna).
Alla lagar och formler som härleddes av Newton gjorde det möjligt att skapa en integrerad matematisk modell, som fortfarande används i forskning inte bara på jordens yta utan även långt bortom vår planet.
Enhetskonvertering
När du löser problem bör du komma ihåg de vanliga SI-prefixen, som också används för "Newtonska" måttenheter. Till exempel, i problem med rymdobjekt, där massorna av kroppar är stora, är det mycket ofta nödvändigt att förenkla stora värden till mindre. Om lösningen visar sig vara 5000 N, kommer det att vara bekvämare att skriva svaret i form av 5 kN (kiloNewton). Sådana enheter är av två typer: multiplar och submultiplar. Här är de mest använda: 102 N=1 hektoNewton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) och 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 milliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
