กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน: มันคืออะไร, ตัวอย่าง, แบบฝึกหัด

THE ก่อนกฎหมายในนิวตันหรือที่เรียกว่า หลักการให้ความเฉื่อยระบุว่าร่างกายทั้งหมดยังคงอยู่ในสถานะพักหรือเคลื่อนที่เป็นแนวตรงและสม่ำเสมอหากแรงที่กระทำต่อมันหักล้างซึ่งกันและกัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เป็นผู้คิดค้นกฎความเฉื่อย ไอแซกนิวตัน และเป็นไปตามข้อสังเกตของอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี. นอกจากหลักการพื้นฐานของพลวัตและกฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยาแล้ว กฎของความเฉื่อยยังประกอบเป็น ชุดกฎหมาย ที่เป็นรากฐานทางทฤษฎีของ กลศาสตร์คลาสสิก

อ่านด้วย: ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด 7 ข้อในการศึกษาฟิสิกส์

ความเฉื่อยคืออะไร?

THE ความเฉื่อย เป็นสมบัติโดยกำเนิดของสสาร กล่าวคือ วัตถุทั้งหมดที่มีปริมาณ พาสต้า พวกมันมีความเฉื่อย การวัดเชิงปริมาณของ ความเฉื่อย ของร่างกายคือมวลของมันซึ่งสามารถวัดได้ใน กิโลกรัม, ตัวอย่างเช่น. ความเฉื่อยบ่งชี้แนวโน้มของร่างกายที่จะคงอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุที่มีความเฉื่อยมากนั้นตรงกันข้ามกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างมาก

ความเฉื่อยเป็นสมบัติของร่างกายที่ต่อต้านตัวแทนใด ๆ ที่พยายามจะ ตั้งให้เคลื่อนที่หรือถ้าเคลื่อนที่ ให้เปลี่ยนขนาดหรือทิศทางของ ความเร็ว. ร่างกายที่เคลื่อนไหวยังคงเคลื่อนไหวต่อไปไม่ใช่เพราะความเฉื่อย แต่เนื่องจากไม่มีแรงที่สามารถชะลอความเร็ว เปลี่ยนทิศทาง หรือเร่งความเร็วได้

เราสามารถสัมผัสได้ถึงความเฉื่อยเมื่อเราอยู่ในรถที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น เมื่อรถเร่งความเร็ว เรารู้สึกว่าร่างกายของเราถูกกดทับกับเบาะรถ ในทำนองเดียวกัน เมื่อรถเบรกอย่างแรง เรามักจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่และเป็นเส้นตรง ดังนั้น เพื่อที่จะรับรู้การกระทำของความเฉื่อย เราจำเป็นต้องอยู่ในกรอบอ้างอิงที่เร่งรีบ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นจึงจะเป็นไปได้ที่จะรับรู้ถึงการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในสถานะของการเคลื่อนไหว ดูรูปด้านล่าง:

ในสถานการณ์ที่อธิบายไว้ในภาพประกอบ เป็นไปได้ที่จะสังเกตการกระทำของหลักการความเฉื่อย

ทีนี้ โดยใช้ศัพท์เทคนิคเพิ่มเติม เราบอกว่าถ้าแรงสุทธิบนร่างกายคือ null, ร่างกายนี้สามารถอยู่ใน พักผ่อนในการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอดังแสดงในแผนภาพต่อไปนี้:

ถ้าแรงที่ได้เป็นศูนย์ ความเร็วของร่างกายจะเป็นค่าคงที่หรือเป็นศูนย์ก็ได้

นอกจากนี้ ยิ่งความเฉื่อยของร่างกายมากเท่าใด แรงที่จำเป็นต้องเปลี่ยนสถานะการเคลื่อนที่ก็ยิ่งมากขึ้น ความเฉื่อยวัดจากปริมาณมวลในร่างกาย

การคำนวณความเฉื่อย

ให้เป็นไปตาม กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน, ความเฉื่อยของวัตถุสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วนระหว่างแรงกระทำกับ อัตราเร่ง ที่ได้มาจากการใช้กำลังนี้

ความเฉื่อยวัดอัตราส่วนระหว่างแรงที่ใช้กับความเร่งที่ได้รับ

รายการด้านบนแสดงให้เราเห็นว่า ความเฉื่อย ของร่างกายคือ สัดส่วน à ความแข็งแกร่ง ซึ่งใช้กับมันและ ผกผันสัดส่วน ของคุณ อัตราเร่งกล่าวคือ ยิ่งความเฉื่อยของร่างกายมากเท่าใด แรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวัตถุเข้าหรือออกจากสถานะการเคลื่อนที่ในปัจจุบันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดูยัง: เคล็ดลับในการแก้แบบฝึกหัดกฎของนิวตัน

ตัวอย่างของความเฉื่อย

• หากเรารีบดึงผ้าปูโต๊ะออกจากโต๊ะที่เต็มไปด้วยวัตถุ เป็นไปได้ที่จะเอาออกโดยไม่ทำของตกหล่น เนื่องจากวัตถุเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะคงสภาพการพักไว้ เนื่องจากเมื่อเราดึงผ้าขนหนูด้วยความเร็วสูง แรงเสียดทานระหว่างวัตถุกับผ้าเช็ดตัวจะน้อยมาก เนื่องจากพฤติกรรมของสัมประสิทธิ์การเสียดสีแบบไดนามิก
• เมื่อรถชนกัน ผู้ใช้รถจะถูก "โยน" ไปข้างหน้าเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง วิธีหนึ่งที่จะป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นคือใช้แรงที่ต้านการเคลื่อนไหวนี้ ซึ่งเป็นเหตุให้ต้องใช้เข็มขัดนิรภัย
• เมื่อเราหมุนหลายครั้ง เราเวียนหัวเพราะของเหลวในหูยังคงหมุนอยู่เพราะความเฉื่อยของมัน
• แรง g ซึ่งใช้ในการใช้งานด้านการบินนั้น แท้จริงแล้วเป็นแรงเฉื่อยที่นักบินเครื่องบินรู้สึกได้เมื่อทำการเลี้ยวที่แหลมคมหรือด้วยความเร็วสูง

นักบินรบมักจะต้องได้รับการฝึกฝนให้ทนต่อแรงเฉื่อยของตนเองระหว่างการบิน

แบบฝึกหัดกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน

คำถามที่ 1) พนักพิงศีรษะมีอยู่ในยานพาหนะส่วนใหญ่ในปัจจุบันเนื่องจากมีขนาดใหญ่ เป็นไปได้ว่าผู้ใช้รถจะคอหักในกรณีที่เกิดการชนท้ายรถ รถยนต์. หลักการทางกายภาพที่สามารถอธิบายความต้องการพนักพิงศีรษะคือ (ก):

ก) กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน

b) กฎข้อที่สองของนิวตัน

c) กฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยา

ง) ทฤษฎีบทการลอยตัว

จ) ความสมดุลของแรง

แม่แบบ: จดหมาย

ความละเอียด: พนักพิงศีรษะมีความจำเป็นเนื่องจากมีแนวโน้มที่ศีรษะของผู้โดยสารจะอยู่นิ่งเมื่อเกิดการชนท้ายรถ เป็นต้น

คำถามที่ 2) เครื่องซักผ้าส่วนใหญ่มีฟังก์ชันแรงเหวี่ยง ซึ่งใช้ในการทำให้เสื้อผ้าแห้งบางส่วน หลักการทางกายภาพที่อธิบาย ถูกต้อง การทำงานของกระบวนการหมุนเหวี่ยงคือ (a):

ก) แรงเหวี่ยง

b) หลักการความเฉื่อย

ค) การหมุน

ง) การแปล

จ) แรงบิด

แม่แบบ: ตัวอักษร B

ความละเอียด: ในระหว่างกระบวนการหมุนเหวี่ยง ของเหลวที่บรรจุอยู่ภายในเครื่องซักผ้าจะถูกขับออกเนื่องจากแรงเฉื่อย เนื่องจาก รักษาการเคลื่อนที่แบบหมุนของมัน แรงสู่ศูนย์กลางกระทำต่อของเหลวไปยังจุดศูนย์กลางของเครื่อง เพื่อให้ความเฉื่อยของของเหลวต้านสิ่งนี้ ความแข็งแรง

คำถามที่ 3) ในการ์ตูน เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นฉากที่มีทั่งตีลังกาขนาดใหญ่ ทำลายพื้นหลายชั้นจนถึงพื้น แม้จะพูดเกินจริง แต่พฤติกรรมของเรื่องก็คล้ายกับที่เราเห็นในการ์ตูน คำอธิบายทางกายภาพสำหรับพฤติกรรมนี้ได้รับจาก:

ก) กฎความเฉื่อยซึ่งระบุว่าวัตถุที่เคลื่อนที่มักจะยังคงเคลื่อนที่อยู่

b) กฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยา ซึ่งระบุว่าแรงที่ทั่งกระทำบนพื้นดินเท่ากับแรงที่พื้นดินกระทำบนทั่ง

c) กฎแห่งแรงโน้มถ่วงซึ่งอธิบายว่าทั่งตกเนื่องจากการกระทำของความเร่งโน้มถ่วงเท่านั้น

ง) กฎการอนุรักษ์ปริมาณพลังงาน ซึ่งระบุว่าพลังงานกลเริ่มต้นทั้งหมดมีค่าคงที่

จ) กฎของคูลอมบ์ ซึ่งระบุว่าแรงดึงดูดไฟฟ้ามีหน้าที่เร่งทั่งลงสู่พื้น

แม่แบบ: Letter A. สิ่งที่อธิบายการร่วงหล่นของทั่งอย่างไม่หยุดยั้งคือกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน ตามกฎข้อนี้ หรือที่เรียกว่ากฎความเฉื่อย มวลของทั่งทำให้มีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ต่อไปได้มาก

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-newton.htm