Динамикт Ньютоны тогтоосон үндсэн хуулиуд нь инерциал тооллын систем байдгийг нотолж байна. Үүнтэй холбоотойгоор бие нь жигд, шулуун замаар хөдөлдөг эсвэл амарч байна. Бусад байгууллагын нөлөөгүй, эсвэл нөхөн төлбөр авсан тохиолдолд. Эдгээр заалтууд нь Ньютоны анхны хуулийн утга учир юм.
Түүхээс
Ийм зүй тогтол байдаг гэдгийг Галилео таамагласан. Тэрээр шилэн бөмбөлөг илүү хурдан эргэлддэг хөлөг онгоцонд туршилт хийжээ. Хэрэв та түүнийг суллавал хөлөг онгоцны нөгөө ирмэг дээр доошоо буусан тэр өндөрт хүрэхэд л эргэлдэж зогсох болно. Хэрэв та илүү урт аяга авбал үр дүн нь ижил байх болно.
Хэрэв та хоёр дахь ирмэггүй хязгааргүй урт савыг төсөөлвөл бөмбөг өөр ирмэг байхгүй тул шулуун, жигд байдаг тогтмол хурдны үзүүлэлтүүдээр хязгааргүй хугацаанд хөдөлнө. Хэрэв бид хоёр дахь ирмэггүй хязгааргүй урт савыг төсөөлвөл бөмбөг нь тогтмол хурдтай, шулуун, жигд замаар хязгааргүй олон удаа хөдөлнө.ирмэг зүгээр л дутуу байна.
Энэхүү ажиглалт нь эрдэмтэнд энэ бол объектын байгалийн байдал гэдгийг ойлгох боломжийг олгосон. Хөдөлгөөн нь амралт шиг байгалийн юм. Үүнээс өмнө аливаа хөдөлгөөн нь хүчний үйлчлэлээс үүсдэг гэж үздэг байсан.
Сүүлийн үеийн судалгаа
Шүхрээр шумбагч уртын харайлт хийж байна гэж төсөөлцгөөе. Үүн дээр ямар хүчнүүд ажиллаж байна вэ? Юуны түрүүнд хүнийг дэлхий рүү татдаг таталцлын хүч юм.
Хоёрдугаарт, энэ нь таталцлын хүчийг эсэргүүцдэг агаарын эсэргүүцлийн хүч юм. Энэ хоёр хүч тэнцүү байх үед шүхрээр нисэгч тогтмол хурдтайгаар унана.
Жишээнээс гарсан дүгнэлт
Суурь өмч нь ийм жишиг хүрээгээр илэрдэг гэж хэлж болно. Хэрэв бид түүний доторх ямар нэгэн биеийг авч үзвэл хүч нь үйлчилдэггүй, эсвэл ийм үйлдэл нь нөхөн олговортой байдаг бол бие нь тайван байдалд байна, эсвэл хөдөлгөөн нь нэг шугам дээр тогтмол байх үед жигд явагддаг. Динамикийн үндсэн хуулиуд нь тайлбарласан үйл явцад тодорхой илэрдэг.
Ньютоны хоёр дахь хуулийн шинжилгээ
Хэвтээ тэнхлэгийн хоёр хүчинд өртөж буй дугуйчдыг авч үзье:
- дөрөө;
- агаарын эсэргүүцэл ба үрэлт.
Энэ хоёр хүч тэнцүү байх үед тэдгээрийн нийт үйлдэл тэг болно. Дараа нь Ньютоны анхны хуулийн дагуу унадаг дугуй шулуун, жигд хөдөлдөг.
Унадаг дугуйчин дөрөө дээр илүү хүчтэй дарвал яах вэ? Дараа нь F(t) нэмэгдэх бахурдатгал эхэлнэ. Хэрэв та энэ хүчийг арилгавал зөвхөн эсэргүүцлийн эсрэг хүч - F (эсэргүүцэх) үлдэж, хөдөлгөөн удааширна.
Динамикийн хоёр дахь хуулийн баталгаа
Ньютон хүч нь массыг хурдатгалтай тэнцүү гэж үзсэн. Энэ нь үр дүнгийн хүч байгаа үед тэнцвэргүй байдлыг харгалзан үздэг гэсэн үг юм. F (тэнцүү) нь бүх хэрэглэсэн хүчний нийлбэр юм.
Тэгвэл a (хурдатгал)=F (тэнцүү) /m
гэсэн дүгнэлт гарна.
Энэ нь хурдатгал үүсгэдэг хүч бөгөөд эсрэгээр биш юм. Хүч байгаа үед хурдатгал бас бий.
Жишээ
2000 кг жинтэй автобусанд суу. Энэ машинд хэвтээ байдлаар хоёр хүч үйлчилж байна:
- хөдөлгүүрийн хүч;
- агаарын эсэргүүцэл ба үрэлт.
Автобусны хөдөлгүүрийн татах хүч 3000 Н, татах хүч 2500 Н байг. Ньютоны 2-р хуулийг оновчтой хэрэглэхийн тулд үр дүнгийн хүчийг олох хэрэгтэй.
F (тэнцүү)=500 Н баруун тийш, учир нь хүч чиглэлтэй.
Динамик нь үндсэн хуулиудаа ярьдаг тул хурдатгал нь массад хуваагдсан хүч юм.
Ньютоны хоёр дахь хуулийг ашиглан асуудлыг шийдэхийн тулд яг энэ үр дүнгийн хүчийг тодорхойлох нь чухал.
Ньютоны хуулиудын баталгаа
Хайрцагны жишээг авч үзье. Ширээн дээр хэвтэх үед энэ зүйлд хэд хэдэн хүч үйлчилнэ:
- таталцал;
- дэмжих хариу үйлдэл.
Хэрэв та хайрцгийг баруун тийш түлхвэл түүний болон ширээний хооронд үрэлтийн хүч үүснэ. Үр дүнгийн хүч болон хурдатгалыг тооцоолж эхэлцгээе.
Эндхийн босоо хүч тэнцвэртэй, бие биенээ нөхдөг. Үүссэн босоо хүч нь тэг байна. Хүч нь баруун ба зүүн тийш үйлчилдэг бөгөөд тэдгээрийн ялгаа нь баруун талд давуу талыг харуулдаг. Хайрцагны хурдатгалыг энэ биетийн массыг хүчний зөрүүнд хуваах замаар тооцоолж болно.
Ньютоны эхний хоёр мэдэгдлийн тойм нь хөдөлгөөний динамикийн үндсэн хуулийн дүрмийг боловсруулахад тусалсан.
Ньютоны 3-р хуулийн тухай
Эргэх хөдөлгөөний динамикийн үндсэн хууль бол үйлдэл нь урвалтай тэнцүү байх явдал юм. Нэг бие нь нөгөө биеийг татах юм уу түлхэхэд эхнийхийг нь ижил хүчээр татаж, буцаана.
Хурдтай хана мөргөж байгаа машиныг төсөөлье. Энэ тохиолдолд машин нь хананы зузааныг тодорхой хүчээр дардаг. Хана хариу үйлдэл үзүүлж, машинд адилхан нөлөөлнө.
Тиймээс, машин ханыг урагш түлхэхэд нөгөөх нь машиныг хойш нь түлхдэг. Эдгээр хүчний нөлөө нь огт өөр юм. Хана нь ижил байрлалд хэвээр байгаа бөгөөд тээвэрлэлт нь хамаагүй бага азтай байдаг. Энэ нөлөөллийн шалтгаан нь массын мэдэгдэхүйц ялгаа юм:
а=F/m
Хана нь бага масстай, их хурдатгалтай. Мөн эсрэгээр, машинтай холбоотой. Хоёр бие харилцан үйлчлэхэд шаардлагыг хангасан хоёр хүч үүсдэг:
- тэнцүү байххэмжээ;
- эсрэг чиглэлд;
- өөр өөр биед наалдсан байх;
- ижил зан чанартай.
Бөмбөлөгний туршлага
Биеийн динамикийн үндсэн хуулийг хийлдэг бөмбөгний жишээнээс харж болно. Бөмбөгийг суллах үед агаарыг цоргоноос гаргах бөгөөд энэ нь урагшлахад тусална. Энэ нь Ньютоны гурав дахь хуулийн баталгаа болно. Энэ нь энгийн боловч асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд хэрэглэхэд хэцүү байдаг.
Эргэх хөдөлгөөний динамик дээр
Хатуу биеийн динамикийн үндсэн хуулийн мэдлэг нь эргэлтийн хөдөлгөөний хэв маягийг авч үзэх боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд ямар ч үед бусад биетэй харьцуулахад орон зай дахь биеийн байрлалыг зааж өгөх боломжтой үед механикийн үндсэн асуудлын шийдлийг эргэн санах хэрэгтэй.
Энэ тохиолдолд бид нэг хэмжээст хөдөлгөөний тухай ярьж байна. Цэг бүр нь эргэлтийн тэнхлэгийн дагуу хөдөлдөг нэгэн төрлийн хөдөлгөөн байдгийг мэддэг.
Энэ тохиолдолд биеийн янз бүрийн цэгүүд өөр өөр зам дагуу өөр өөр хурдтайгаар хөдөлдөг. Энэ тохиолдолд тэнхлэг ба эргэлтийн өнцөг нь нийтлэг хэвээр байна. Эргэлтийн хөдөлгөөнийг авч үзвэл биеийн эргэлтийн өнцгийг хүссэн үедээ зааж өгөх боломжтой байсан бол механикийн гол асуудал шийдэгдсэн гэж үзэх нь дээр.
Энэ нь эргэдэг биетэй холбоотой динамикийн үндсэн хуулийг хэрэгжүүлэх болно.
Биеийн хурдатгалыг хэрхэн тооцоолох вэ?
Биеийн эргэлтийн хөдөлгөөний динамикийн үндсэн хууль нь эдгээр хүчийг тодорхойлохыг шаарддагэнэ нь түүнд нөлөөлдөг. Энэ мэдээллийг мэдсэнээр та Ньютоны хоёрдугаар хуулийг хэрэглэж, биеийн хурдатгалыг хүссэн үедээ олох боломжтой.
Ийм өгөгдлийг мэдэж, кинематикийн хуулиудыг хэрэглэснээр та биеийн координатыг яг одоо олох боломжтой. Механикийн үндсэн асуудлыг шийдэх технологи нь ийм юм. Хүссэн үр дүнгээсээ эсрэг чиглэлд хөдөлж, эргэлтийн хөдөлгөөний дор үүнийг дахин томъёолъё. Биеийн эргэлтийн өнцгийн утгыг ямар ч үед тодорхойлохын тулд та өнцгийн хурдатгал бүхий эргэлтийн хөдөлгөөний кинематикийг санах хэрэгтэй.
Өнцгийн хурдатгал ямар байх вэ гэсэн асуултад хариулах тэгшитгэл бий.
Ийм тэгшитгэл үүсгэхийн тулд та эргэлтийн хөдөлгөөний тухай кинематикийн хуулиудыг санах хэрэгтэй. Хэрэв хөрвүүлэх хөдөлгөөний хэлбэр нь хурдаар тодорхойлогддог бол эргэлтийн хөдөлгөөнийг харгалзан үзэхэд ижил төстэй ойлголт нь өнцгийн хурдны үзүүлэлтүүд байх болно - тодорхой хугацааны туршид биеийг эргүүлэх өнцөг нь цаг хугацаатай хэрхэн холбогдож байгааг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм. энэ харилцаа.
Өнцгийн хурдыг эргэлтийн тэнхлэгээс бидний сонирхож буй цэг хүртэлх зайгаар үржүүлэх ёстой. Эргэлтийн хамгийн энгийн хэлбэр нь бие нь хурдатгалгүйгээр ижил өнцгөөр нэгэн зэрэг эргэдэг нэгэн жигд эргэлт юм.
Нэг жигд эргэдэг бие дээр цэг бүр өөрийн гэсэн хөдөлгөөний хурдтай байдаг. Түүнчлэн төв рүү чиглэсэн хурдатгалын индикаторуудын тусламжтайгаар чиглэлээ өөрчилдөг.
Энэ үйлдлийн чиглэл нь радиусын төв рүү шүргэгч байнатойрог.
Тэгш бус эргэлт - энэ нь тухайн завсарын үргэлжлэх хугацаатай харьцуулахад өнцгийн хурд нь тодорхой хугацааны туршид өөрчлөгдөх харьцааны үзүүлэлт юм.
Тиймээс өнцгийн хурдны өөрчлөлтийн тухай хуулийг дагаж мөрддөг:
W(t)=Wo+Et
Бүрэлдэхүүн хэсгийн хурдатгал нь зөвхөн радиусын дагуу төдийгүй шүргэгчийн дагуу чиглэгдэж болно. Хэмжилт хийхдээ үүнийг анхаарч үзэх нь чухал.
Дүгнэлт
Динамикийн үндсэн хуулиудын дагуу биет өөр хүч үйлчлэх хүртэл хөдөлгөөнийг жигд, шулуун шугамаар гүйцэтгэдэг. Хэрэв бие амарч байвал энэ нь түүнд хүч үйлчилж эхлэх хүртэл үргэлжилнэ.
Хөдөлгөөн нь бие махбодид амарч байхтай адил байгалийн шинж чанартай байдаг. Энэ эсвэл тэр төлөвийг өөрчлөхийн тулд биед тодорхой хүч хэрэглэх шаардлагатай.
Динамикийн үндсэн хуулийн хоёр дахь цэг нь үр дүнгийн хүч нь хурдатгал үүсгэдэг гэж хэлдэг. Хэрэв F (тэнцүү)=0 бол хурдатгалын тоо тэг болно. Энэ тохиолдолд хурдны үзүүлэлтүүд мөн тогтмол эсвэл тэг байх болно.
Эндээс Ньютоны анхны хуулийн дүрэм хоёр дахь хууль руу жигд урсаж байна. 17-р зууны эрдэмтдийн хувьд энэ нотлох баримт нь хамгийн том нээлт байсан.
Ньютоны 3-р хуулийн тусламжтайгаар "Динамик" хэсгээс асуудлыг амжилттай шийдвэрлэх боломжтой.
