חוקי ניוטון: הבנת החוק הראשון, השני והשלישי של ניוטון (עם תרגילים)

חוקי ניוטון הם העקרונות הבסיסיים המשמשים לניתוח תנועת הגופים. יחד הם מהווים את הבסיס של המכניקה הקלאסית.

שלושת החוקים של ניוטון פורסמו לראשונה בשנת 1687 על ידי אייזיק ניוטון (1643-1727) בעבודה בת שלושה הכרכים "עקרונות מתמטיים של פילוסופיה טבעית" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).

אייזיק ניוטון היה אחד המדענים החשובים בהיסטוריה, לאחר שתרם תרומות חשובות בעיקר בפיזיקה ובמתמטיקה.

החוק הראשון של ניוטון

ה החוק הראשון של ניוטון זה נקרא גם "חוק האינרציה" או "עקרון האינרציה". אינרציה היא נטייתם של גופים להישאר במנוחה או בתנועה ישרה אחידה (MRU).

אז, כדי שגוף יעזוב את מצב המנוחה או תנועה ישר אחידה יש צורך בכוח שיפעל על פיו.

לכן, אם סכום הכוחות הווקטורי הוא אפס, זה יביא לשיווי המשקל של החלקיקים. מצד שני, אם יש כוחות כתוצאה מכך, הוא יפיק וריאציה במהירותו.

ככל שמסתו של גוף גדול יותר, כך האינרציה שלו, כלומר, כך גדלה נטייתו להישאר במנוחה או בתנועה ישר ישר.

לדוגמא, בואו נחשוב על אוטובוס בו הנהג, שנמצא במהירות מסוימת, נתקל בכלב ובולם במהירות את הרכב.

במצב זה הנוסעים נוטים להמשיך בתנועה, כלומר הם נזרקים קדימה.

כשהסוס נעצר בפתאומיות, באינרציה, נזרק הרוכב

החוק השני של ניוטון

ה החוק השני של ניוטון הוא "העקרון היסודי של הדינמיקה". במחקר זה, ניוטון מצא כי הכוח שנוצר (סכום הווקטור של כל הכוחות המופעלים) עומד ביחס ישר לתוצר האצת הגוף ומסתו:

איפה:

: כתוצאה מכוחות הפועלים על הגוף
: מסת גוף
: תאוצה

במערכת הבינלאומית (SI) יחידות המדידה הן: F (כוח) מסומן בניוטון (N); מ '(מסה) בק"ג (ק"ג) ו- (תאוצה נרכשת) במטר לשנייה בריבוע (m / s²).

חשוב להדגיש שכוח הוא וקטור, כלומר יש לו מודול, כיוון וחוש.

באופן זה, כאשר כמה כוחות פועלים על גוף, הם מסתכמים בצורה וקטורית. התוצאה של סכום וקטורי זה היא הכוח הנקי.

החץ מעל האותיות בנוסחה מייצג שכמויות הכוח והתאוצה הן וקטורים. כיוון וכיוון התאוצה יהיה זהה לכוח הנקי.

החוק השלישי של ניוטון

ה החוק השלישי של ניוטון זה נקרא "חוק הפעולה והתגובה" או "עקרון הפעולה והתגובה" שבו כל כוח פעולה תואם בכוח תגובה.

באופן זה, כוחות הפעולה והתגובה, הפועלים בזוגות, אינם מאזנים מאחר והם מוחלים על גופים שונים.

לזכור שלכוחות אלה יש אותה עוצמה, כיוון זהה וכיוונים מנוגדים.

כדוגמה, בואו נחשוב על שני מחליקים שעומדים אחד מול השני. אם אחד מהם נותן לשני דחיפה, שניהם ינועו בכיוונים מנוגדים.

התגובה ליציאת הגזים גורמת לזזה של הרקטה

סיכום חוק ניוטון

במפת החשיבה שלהלן יש לנו את המושגים העיקריים המעורבים בשלושת החוקים של ניוטון.

תרגילים נפתרו

1) UERJ - 2018

בניסוי אחד, גושי I ו- II, עם מסות השוות ל- 10 ק"ג ו- 6 ק"ג, בהתאמה, מחוברים ביניהם באמצעות חוט אידיאלי. בתחילה, מוחל על בלוק I כוח בעוצמה F השווה ל -64 N ויוצר מתח T על החוט._ה. לאחר מכן, מוחל על אותה חסימה כוח באותה עוצמה F, המייצר מתיחה T_ב. התבונן בתרשימים:

התעלמות מהחיכוך בין הבלוקים למשטח S, היחס בין הגרירה מייצג:

בדוק את הרזולוציה של בעיה זו בסרטון להלן:

leidenewtonuerj1

ראה תשובה

חלופה ג:

2) UFRJ - 2002

האיור שלהלן מציג מערכת המורכבת מחוטים בלתי ניתנים להרחבה ושתי גלגלות, כולן בעלות מסה זניחה. אלומה א 'ניתנת לזיהוי, ואילן ב' קבוע. חשב את ערך המסה m₁ כך שהמערכת תישאר בשיווי משקל סטטי.

ראה תשובה

כאשר גלגלת A ניידת, כוח המשיכה המאזן את כוח המשקל יחולק לשניים. לפיכך, כוח המשיכה על כל חוט יהיה חצי מכוח המשקל. לכן, המסה מ₁ צריך להיות שווה לחצי 2 ק"ג.
אז מ₁ = 1 ק"ג

3) UERJ - 2011

בתוך מטוס שנע אופקית ביחס לקרקע, במהירות קבועה של 1000 קמ"ש, הנוסע מפיל כוס. עיין באיור שלמטה, שבו ארבע נקודות על רצפת מעבר המטוס ומיקום הנוסע ההוא.

כאשר הזכוכית נופלת, פוגעת ברצפת המטוס ליד הנקודה המצוינת באות הבאה:

א) פ
ב) ש
ג) ר
ד) ס

ראה תשובה

חלופה ג: ר

הקפד ללמוד עוד על נושא זה באמצעות טקסט התרגיל שלנו: חוקי ניוטון - תרגילים