Физиката като наука, която изучава законите на нашата Вселена, използва стандартна изследователска методология и определена система от мерни единици. Единицата за сила обикновено се нарича N (нютон). Какво е сила, как да я намерим и измерим? Нека разгледаме този проблем по-подробно.
Интересно от историята
Исак Нютон е изключителен английски учен от 17-ти век, който има неоценим принос за развитието на точните математически науки. Именно той е родоначалникът на класическата физика. Той успя да опише законите, които управляват както огромни небесни тела, така и малки песъчинки, отнесени от вятъра. Едно от основните му открития е законът за всемирното привличане и трите основни закона на механиката, които описват взаимодействието на телата в природата. По-късно други учени успяха да изведат законите за триене, почивка и плъзгане само благодарение на научните открития на Исак Нютон.
Малко теория
Физическа величина е кръстена на учен. Нютон е единица за сила. Самата дефиниция на силата може да бъде описана по следния начин: „силата е количествена мярка за взаимодействието между телата или количество,който характеризира степента на интензивност или напрежение на телата."
Силата се измерва в нютони по причина. Именно този учен създаде три непоклатими закона за "сила", които са актуални и до днес. Нека ги изучаваме с примери.
Първи закон
За пълно разбиране на въпросите: "Какво е нютон?", "Единицата за измерване на какво?" и "Какво е неговото физическо значение?", струва си внимателно да проучите трите основни закона на механиката.
Първата казва, че ако тялото не е засегнато от други тела, тогава то ще бъде в покой. И ако тялото е било в движение, то при липса на каквото и да е действие върху него, то ще продължи равномерното си движение по права линия.
Представете си, че определена книга с определена маса лежи върху плоска повърхност на масата. Означавайки всички сили, действащи върху него, получаваме, че това е силата на гравитацията, която е насочена вертикално надолу, и силата на реакция на опората (в този случай масата), насочена вертикално нагоре. Тъй като и двете сили балансират взаимно действията си, величината на резултантната сила е нула. Според първия закон на Нютон това е причината книгата да е в покой.
Втори закон
Описва връзката между силата, действаща върху тялото, и ускорението, което то получава поради приложената сила. При формулирането на този закон Исак Нютон е първият, който използва постоянната стойност на масата като мярка за проявлението на инерцията и инерцията на тялото. Те наричат инерцияспособността или свойството на телата да поддържат първоначалното си положение, тоест да устояват на външни влияния.
Вторият закон често се описва със следната формула: F=am; където F е резултатната на всички сили, приложени към тялото, a е ускорението, получено от тялото, а m е масата на тялото. Силата в крайна сметка се изразява в kgm/s2 . Този израз обикновено се обозначава в нютони.
Какво е нютон във физиката, какво е определението за ускорение и как е свързано със силата? На тези въпроси отговаря формулата на втория закон на механиката. Трябва да се разбере, че този закон работи само за онези тела, които се движат със скорост, много по-малка от скоростта на светлината. При скорости, близки до скоростта на светлината, работят малко по-различни закони, адаптирани от специална част от физиката за теорията на относителността.
Трети закон на Нютон
Това е може би най-разбираемият и прост закон, който описва взаимодействието на две тела. Той казва, че всички сили възникват по двойки, тоест ако едно тяло действа върху друго с определена сила, то второто тяло от своя страна също действа върху първото с еднаква сила.
Самата формулировка на закона от учените е следната: "…взаимодействията на две тела едно върху друго са равни едно на друго, но насочени в противоположни посоки."
Нека да разберем какво е нютон. Следователно във физиката е обичайно всичко да се разглежда върху конкретни явленияЕто няколко примера, описващи законите на механиката.
- Водоплаващи птици като патици, риби или жаби се движат във или през водата точно чрез взаимодействие с нея. Третият закон на Нютон казва, че когато едно тяло действа върху друго, винаги възниква противодействие, което е еквивалентно по сила на първото, но насочено в обратна посока. Въз основа на това можем да заключим, че движението на патиците се дължи на факта, че те избутват водата назад с лапите си, а самите те плуват напред поради реакцията на водата.
- Колелото на катерица е отличен пример за доказване на третия закон на Нютон. Вероятно всеки знае какво е колело на катерици. Това е доста прост дизайн, напомнящ както на колело, така и на барабан. Той е инсталиран в клетки, така че домашни любимци като катерици или декоративни плъхове да могат да тичат наоколо. Взаимодействието на две тела, колелото и животното, кара и двете тела да се движат. Освен това, когато катерицата тича бързо, тогава колелото се върти с висока скорост, а когато се забави, колелото започва да се върти по-бавно. Това още веднъж доказва, че действието и противодействието винаги са равни едно на друго, въпреки че са насочени в противоположни посоки.
- Всичко, което се движи на нашата планета, се движи само благодарение на "реактивното действие" на Земята. Може да изглежда странно, но всъщност, когато вървим, ние полагаме усилия само да избутаме земята или друга повърхност. И ние вървим напред, защото земята ни тласка в отговор.
Какво е нютон: мерна единица илифизическо количество?
Самата дефиниция на "нютон" може да бъде описана по следния начин: "това е единица за сила". Но какво е физическото му значение? И така, въз основа на втория закон на Нютон, това е производна величина, която се определя като сила, способна да промени скоростта на тяло с маса 1 kg с 1 m / s само за 1 секунда. Оказва се, че нютонът е векторна величина, тоест има своя собствена посока. Когато прилагаме сила към обект, например бутайки врата, ние едновременно задаваме посоката на движение, която според втория закон ще бъде същата като посоката на силата.
Ако следвате формулата, се оказва, че 1 нютон=1 kgm/s 2 . При решаване на различни задачи в механиката много често се налага преобразуване на нютони в други величини. За удобство, когато намирате определени стойности, се препоръчва да запомните основните идентичности, които свързват нютоните с други единици:
- 1 H=105 dyne (дина е мерна единица в CGS системата);
- 1 N=0,1 kgf (килограм-сила е единица за сила в системата ICSS);
- 1 H=10 -3 stenвсяко тяло с тегло 1 тон).
Законът за всемирното притегляне
Едно от най-важните открития на учения, което обърна идеята за нашата планета, е законът на Нютон за гравитацията (какво е гравитацията, прочетете по-долу). Разбира се, преди него имаше опити да се разгадае мистерията на привличанетоЗемята. Например Йоханес Кеплер е първият, който предполага, че не само Земята има привличаща сила, но и самите тела могат да привличат Земята.
Въпреки това, само Нютон успя да докаже математически връзката между гравитацията и закона за движението на планетите. След много експерименти ученият разбра, че всъщност не само Земята привлича обекти към себе си, но всички тела се привличат едно към друго. Той изведе закона за гравитацията, който гласи, че всички тела, включително небесните тела, се привличат със сила, равна на произведението на G (гравитационна константа) и масите на двете тела m1 m 2 разделено на R2 (квадратът на разстоянието между телата).
Всички закони и формули, извлечени от Нютон, направиха възможно създаването на интегрален математически модел, който все още се използва в изследванията не само на повърхността на Земята, но и далеч извън нашата планета.
Преобразуване на единици
Когато решавате проблеми, трябва да помните за стандартните SI префикси, които също се използват за "нютонови" мерни единици. Например, при проблеми за космически обекти, където масите на телата са големи, много често е необходимо да се опростят големите стойности до по-малки. Ако решението се окаже 5000 N, тогава ще бъде по-удобно да напишете отговора под формата на 5 kN (килонютон). Такива единици са два вида: кратни и подмножители. Ето най-използваните: 102 N=1 хектонютон (hN); 103 H=1килонютон (kN); 106 N=1 меганютон (MN) и 10-2 N=1 сантинютон (cN); 10-3 N=1 милинютон (mN); 10-9 N=1 нанонютон (nN).
