Физик бол манай Орчлон ертөнцийн хуулийг судалдаг шинжлэх ухаан бөгөөд судалгааны стандарт арга зүй, хэмжилтийн тодорхой системийг ашигладаг. Хүчний нэгжийг ихэвчлэн N (ньютон) гэж нэрлэдэг. Хүч чадал гэж юу вэ, түүнийг хэрхэн олж, хэмжих вэ? Энэ асуудлыг илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.
Түүхээс сонирхолтой
Исаак Ньютон бол нарийн математикийн шинжлэх ухааны хөгжилд үнэлж баршгүй хувь нэмэр оруулсан 17-р зууны Английн нэрт эрдэмтэн юм. Тэр бол сонгодог физикийн өвөг дээдэс юм. Тэрээр асар том селестиел биетүүд болон салхинд автсан элсний жижиг ширхэгүүдийг хоёуланг нь зохицуулдаг хуулиудыг дүрсэлж чадсан. Түүний гол нээлтүүдийн нэг бол бүх нийтийн таталцлын хууль ба байгаль дахь биетүүдийн харилцан үйлчлэлийг дүрсэлсэн механикийн гурван үндсэн хууль юм. Хожим нь бусад эрдэмтэд Исаак Ньютоны шинжлэх ухааны нээлтийн ачаар л үрэлтийн, амрах, гулсах хуулиудыг гаргаж чадсан.
Бага зэрэг онол
Физик хэмжигдэхүүнийг эрдэмтний нэрээр нэрлэсэн. Ньютон бол хүчний нэгж юм. Хүчний тодорхойлолтыг дараах байдлаар тодорхойлж болно: "хүч нь биетүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн тоон хэмжигдэхүүн буюу хэмжигдэхүүн юм.биеийн эрч хүч эсвэл хурцадмал байдлын зэргийг тодорхойлдог."
Хүчийг Ньютоноор хэмждэг учир шалтгаан нь. Чухамхүү энэ эрдэмтэн өнөөг хүртэл хамааралтай гурван хөдлөшгүй "хүч" хуулийг бий болгосон. Тэдгээрийг жишээгээр судалцгаая.
Анхны хууль
"Ньютон гэж юу вэ?", "Юуг хэмжих нэгж вэ?" гэсэн асуултуудыг бүрэн ойлгохын тулд. "Түүний физикийн утга учир юу вэ?" гэсэн асуултад механикийн гурван үндсэн хуулийг сайтар судлах нь зүйтэй.
Эхнийх нь бие нь бусад биетийн нөлөөнд автахгүй бол амарч байна гэсэн. Хэрэв бие нь хөдөлгөөнтэй байсан бол үүн дээр ямар нэгэн үйлдэл хийгдээгүй тохиолдолд жигд хөдөлгөөнөө шулуун шугамаар үргэлжлүүлнэ.
Тодорхой масстай тодорхой номыг хавтгай ширээний гадаргуу дээр хэвтэж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Үүн дээр ажиллаж буй бүх хүчийг тэмдэглэснээр энэ нь босоо доош чиглэсэн хүндийн хүчний хүч, босоо дээш чиглэсэн тулгуурын урвалын хүч (энэ тохиолдолд хүснэгт) юм. Хоёр хүч бие биенийхээ үйлдлийг тэнцвэржүүлдэг тул үр дүнгийн хүчний хэмжээ тэг байна. Ньютоны анхны хуулийн дагуу ном яагаад амарч байгаа нь энэ.
Хоёр дахь хууль
Энэ нь биед үйлчлэх хүч болон үйлчлүүлсэн хүчний улмаас түүний хүлээн авах хурдатгалын хоорондын хамаарлыг тодорхойлдог. Исаак Ньютон энэ хуулийг боловсруулахдаа массын тогтмол утгыг биеийн инерци ба инерцийн илрэлийн хэмжүүр болгон анх ашигласан. Тэд инерци гэж нэрлэдэгБиеийн анхны байрлалаа хадгалах чадвар, өөрөөр хэлбэл гадны нөлөөллийг эсэргүүцэх чадвар.
Хоёр дахь хуулийг ихэвчлэн дараах томьёогоор тайлбарладаг: F=am; Энд F нь биед үзүүлсэн бүх хүчний үр дүн, a нь биеийн хүлээн авсан хурдатгал, m нь биеийн масс юм. Хүчийг эцэст нь кгм/с2 -ээр илэрхийлнэ. Энэ илэрхийллийг ихэвчлэн Ньютоноор тэмдэглэдэг.
Физикт Ньютон гэж юу вэ, хурдатгал гэж юу вэ, энэ нь хүчтэй хэрхэн холбоотой вэ? Эдгээр асуултын хариултыг механикийн хоёр дахь хуулийн томъёогоор өгдөг. Энэ хууль нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай хөдөлдөг биетүүдэд л үйлчилдэг гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай үед харьцангуйн онолын тухай физикийн тусгай ангид тохируулсан арай өөр хуулиуд ажилладаг.
Ньютоны гурав дахь хууль
Энэ нь магадгүй хоёр биеийн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлсон хамгийн ойлгомжтой, энгийн хууль юм. Тэрээр хэлэхдээ бүх хүч хос хосоороо үүсдэг, өөрөөр хэлбэл нэг бие нь нөгөө бие дээр тодорхой хүчээр үйлчилдэг бол хоёр дахь бие нь эргээд эхнийх нь дээр ижил хүчээр үйлчилдэг.
Эрдэмтдийн хийсэн уг хуулийн үг нь дараах байдалтай байна: "… бие биендээ байгаа хоёр биеийн харилцан үйлчлэл нь хоорондоо тэнцүү боловч эсрэг чиглэлд чиглэгддэг."
Ньютон гэж юу болохыг олж мэдэцгээе. Физикийн хувьд бүх зүйлийг тодорхой үзэгдэл дээр авч үзэх нь заншилтай байдагМеханикийн хуулиудыг тайлбарласан зарим жишээ энд байна.
- Нугас, загас, мэлхий гэх мэт усны шувуудтай харьцах замаар яг ус руу эсвэл дундуур нүүдэг. Ньютоны гуравдахь хуульд нэг бие нөгөө бие дээр үйлчлэхэд үргэлж эсрэг үйлдэл гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хүч чадлын хувьд эхнийхтэй тэнцэх боловч эсрэг чиглэлд чиглэсэн байдаг. Үүнээс үндэслэн нугасуудын хөдөлгөөн нь усыг савраараа арагш түлхэж, харин усны хариу үйлдлээр өөрсдөө урагш сэлж байгаагаас үүдэлтэй гэж дүгнэж болно.
- Хэрэм бол Ньютоны 3-р хуулийг батлах тод жишээ юм. Хэрэм гэж юу байдгийг хүн бүр мэддэг байх. Энэ бол дугуй болон бөмбөр хоёуланг нь санагдуулам нэлээд энгийн загвар юм. Хэрэм, гоёл чимэглэлийн харх зэрэг гэрийн тэжээвэр амьтад гүйх боломжтой байхаар торонд суулгасан. Дугуй болон амьтан гэсэн хоёр биеийн харилцан үйлчлэл нь эдгээр биеийг хоёуланг нь хөдөлгөдөг. Түүгээр ч барахгүй хэрэм хурдан гүйх үед дугуй нь өндөр хурдтай эргэлдэж, удаашрах үед дугуй илүү удаан эргэлдэж эхэлдэг. Энэ нь үйлдэл, эсрэг үйлдэл нь эсрэг чиглэлд чиглэгддэг ч үргэлж бие биетэйгээ тэнцүү байдгийг дахин нотолж байна.
- Манай гараг дээр хөдөлж буй бүх зүйл зөвхөн дэлхийн "хариу үйлдэл"-ийн ачаар л хөдөлдөг. Энэ нь хачирхалтай мэт санагдаж болох ч үнэн хэрэгтээ бид алхаж байхдаа зөвхөн газар эсвэл бусад гадаргууг түлхэх хүчин чармайлт гаргадаг. Дэлхий биднийг түлхэж байгаа тул бид урагшилж байна.
Ньютон гэж юу вэ: хэмжилтийн нэгж эсвэлфизик хэмжигдэхүүн?
"Ньютон"-ын тодорхойлолтыг дараах байдлаар тодорхойлж болно: "энэ бол хүчний нэгж". Гэхдээ түүний физик утга нь юу вэ? Тэгэхээр Ньютоны хоёр дахь хуульд үндэслэн энэ нь 1 кг масстай биеийн хурдыг 1 секундэд 1 м/с өөрчлөх чадвартай хүч гэж тодорхойлсон дериватив хэмжигдэхүүн юм. Ньютон бол вектор хэмжигдэхүүн, өөрөөр хэлбэл өөрийн гэсэн чиглэлтэй болох нь харагдаж байна. Бид объектод хүч хэрэглэх, жишээлбэл хаалгыг түлхэх үед хөдөлгөөний чиглэлийг нэгэн зэрэг тогтоодог бөгөөд энэ нь хоёр дахь хуулийн дагуу хүчний чиглэлтэй ижил байх болно.
Хэрэв та томьёог дагавал 1 Ньютон=1 кгм/с 2 болно. Механикийн янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхдээ ихэвчлэн Ньютоныг өөр хэмжигдэхүүн рүү хөрвүүлэх шаардлагатай байдаг. Тохиромжтой болгохын тулд тодорхой утгыг олохдоо Ньютоныг бусад нэгжүүдтэй холбосон үндсэн шинж чанаруудыг санахыг зөвлөж байна:
- 1 H=105 dyne (дина нь CGS системийн хэмжүүрийн нэгж юм);
- 1 N=0.1 кгф (килограмм-хүч нь ICSS систем дэх хүчний нэгж юм);
- 1 H=10 -3 sten 1 тонн жинтэй аливаа бие).
Дэлхийн таталцлын хууль
Манай гарагийн тухай санааг өөрчилсөн эрдэмтний хамгийн чухал нээлтүүдийн нэг бол Ньютоны таталцлын хууль (таталцал гэж юу вэ, доороос уншина уу) юм. Мэдээжийн хэрэг, түүний өмнө таталцлын нууцыг тайлах оролдлого байсанДэлхий. Жишээлбэл, Йоханнес Кеплер дэлхийг татах хүч төдийгүй бие махбодь өөрөө дэлхийг татах чадвартай гэж анх санаачилсан.
Гэхдээ зөвхөн Ньютон л таталцал болон гаригийн хөдөлгөөний хуулийн хамаарлыг математикийн аргаар баталж чадсан. Эрдэмтэн олон туршилт хийсний эцэст үнэн хэрэгтээ дэлхий зөвхөн биетүүдийг өөртөө татаад зогсохгүй бүх бие бие биедээ татагддаг болохыг ойлгосон. Тэрээр аливаа биет, тэр дундаа селестиел биетүүд G (таталцлын тогтмол) ба хоёр биеийн масс m1-ийн үржвэртэй тэнцүү хүчээр татагддаг гэсэн таталцлын хуулийг гаргажээ. m 2 R2-д хуваагдана (бие хоорондын зайны квадрат).
Ньютоны гаргаж авсан бүх хууль, томьёо нь интеграл математик загварыг бий болгох боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь зөвхөн дэлхийн гадарга дээр төдийгүй манай гарагаас хол давсан судалгаанд ашиглагдаж байна.
Нэгж хувиргах
Асуудлыг шийдэхдээ "Ньютоны" хэмжилтийн нэгжид ашигладаг стандарт SI угтваруудыг санах хэрэгтэй. Жишээлбэл, биетийн масс их байдаг сансрын биетүүдийн асуудалд ихэвчлэн том утгыг жижиг болгон хялбарчлах шаардлагатай байдаг. Хэрэв шийдэл нь 5000 Н болвол хариултыг 5 кН (килоНьютон) хэлбэрээр бичих нь илүү тохиромжтой байх болно. Ийм нэгжүүд нь үржвэр ба дэд үржүүлэх гэсэн хоёр төрөлтэй. Энд хамгийн их хэрэглэгддэг нь: 102 N=1 гектоНьютон (hN); 103 H=1килоНьютон (кН); 106 N=1 мегаНьютон (MN) ба 10-2 N=1 центНьютон (cN); 10-3 N=1 миллиНьютон (мН); 10-9 N=1 наноНьютон (nN).
