Hvordan er Force and Motion-relateret?

Isaac Newton gav den bedste beskrivelse af forbindelserne mellem kraft og bevægelse i sine tre berømte love, og at lære om dem er en afgørende del af læringsfysikken. De fortæller dig, hvad der sker, når en kraft påføres en masse, og definerer også nøglekonceptet af kraft. Hvis du vil forstå forholdet mellem kraft og bevægelse, er de to første af Newtons love de vigtigste at overveje, og de er nemme at få fat i. De forklarer, at enhver ændring fra flytning til bevægelse eller omvendt kræver en ubalanceret kraft, og at bevægelsesmængden er proportional med størrelsen af ​​kraften og omvendt proportional med objektets masse.

TL ; DR (for længe, ​​ikke læst)

Hvis der ikke er nogen kraft, eller hvis de eneste kræfter er perfekt afbalancerede, vil et objekt enten forblive stille eller fortsætte med at bevæge sig med præcis samme hastighed. Kun ubalancerede kræfter forårsager ændringer i et objekts hastighed, herunder ændring af hastigheden fra nul (dvs. stationær) til mere end nul (bevægelse).

Newtons første lov: Ubalancerede kræfter og bevægelser

Newtons første lov siger, at et objekt enten vil forblive i ro (ikke i bevægelse) eller i bevægelse ved nøjagtig samme hastighed og i nøjagtig samme retning, medmindre den opføres af en "ubalanceret" kraft. I enklere udtryk står det, at noget kun bevæger sig, hvis noget andet skubber det, og at tingene kun stopper, ændrer retning eller begynder at bevæge sig hurtigere, hvis noget skubber det.

Forståelsen af ​​betydningen af ​​"ubalanceret kraft" præciserer dette lov. Hvis to kræfter virker på en genstand, skubber man den til venstre og den anden skubber den til højre, vil den kun bevæge sig, hvis en af ​​kræfterne er større end den anden. Hvis de har nøjagtig samme styrke, vil objektet bare forblive hvor det er.

En måde at forestille sig på dette er at tænke på et sæt vægte med vægte på hver side af det. Vægtene trækkes ned af tyngdekraften, og det eneste der påvirker hvor meget tyngdekraften trækker dem er, hvor meget masse der er. Hvis du har samme masse på begge sider, forbliver skalaen stadig. Skalaen bevæger sig kun, hvis du bogstaveligt talt gør den ubalanceret i forhold til masse. Forskellen i masserne betyder, at kræfterne, der virker på begge sider af skalaen, er ubalancerede, og så skalaen bevæger sig.

Imaginering konstant bevægelse med samme hastighed er sværere, fordi du ikke støder på dette i dag til dages liv. Tænk på, hvad der ville ske, hvis du havde en legetøjsbil, der sad på en perfekt glat (friktionsfri) overflade, og der var ingen luft i rummet. Bilen ville forblive stille, medmindre den blev skubbet som beskrevet ovenfor. Men hvad sker der efter push? Der er ingen friktion med overfladen for at bremse den ned og ingen luft for at sænke den ned. Overfladen balancerer tyngdekraften (ved noget der hedder den "normale reaktion", der er relateret til Newtons tredje lov), og der er ingen kræfter, der virker på den fra venstre eller højre. I denne situation vil bilen fortsætte med at rejse med samme hastighed langs overfladen. Hvis overfladen var uendelig lang, ville bilen fortsætte med at bevæge sig med den hastighed for evigt.

Newtons anden lov: Hvad er Force?

Newtons anden lov definerer begrebet kraft. Det hedder, at den kraft, der påføres et objekt, er lig med dens masse multipliceret med den acceleration, som kraften forårsager. I symboler er dette:

F = ma

Enheden af ​​kraft er Newton - at anerkende den person, der definerede den - hvilket er en stenografi måde at sige kilogram-meter per sekund kvadreret (kg m /s ^{2). Hvis du har en 1 kg masse, og du vil accelerere den med 1 m /s hvert sekund, skal du anvende en kraft på 1 N.}

Skrivning af Newtons lov på følgende måde hjælper med at tydeliggøre forbindelsen mellem kraft og bevægelse:

a = F ÷ m

Acceleration til venstre fortæller os, hvor meget der er i bevægelse. Højre side viser, at en større kraft fører til mere bevægelse, hvis objektets masse er den samme. Hvis en bestemt kraft anvendes, viser denne ligning også, at accelerationsmængden afhænger af den masse, du forsøger at flytte. En større tungere genstand bevæger sig mindre end en mindre, lettere genstand, der udsættes for den samme størrelse tryk. Hvis du sparker en fodbold, vil den bevæge sig meget mere, end hvis du sparker en bowlingkugle med samme styrke