Fizika kao znanost koja proučava zakone našeg svemira, koristi standardnu metodologiju istraživanja i određeni sustav mjernih jedinica. Jedinica sile se obično naziva N (njutn). Što je snaga, kako je pronaći i izmjeriti? Istražimo ovaj problem detaljnije.
Zanimljivo iz povijesti
Isaac Newton je izvanredan engleski znanstvenik iz 17. stoljeća koji je dao neprocjenjiv doprinos razvoju točnih matematičkih znanosti. Upravo je on rodonačelnik klasične fizike. Uspio je opisati zakone koji upravljaju i ogromnim nebeskim tijelima i malim zrncima pijeska koje je vjetar odnio. Jedno od njegovih glavnih otkrića je zakon univerzalne gravitacije i tri osnovna zakona mehanike koji opisuju međudjelovanje tijela u prirodi. Kasnije su drugi znanstvenici uspjeli izvesti zakone trenja, mirovanja i klizanja samo zahvaljujući znanstvenim otkrićima Isaaca Newtona.
Malo teorije
Fizička veličina dobila je ime po znanstveniku. Newton je jedinica za snagu. Sama definicija sile može se opisati na sljedeći način: "sila je kvantitativna mjera interakcije između tijela, ili veličina,koji karakterizira stupanj intenziteta ili napetosti tijela."
Sila se mjeri u Newtonima s razlogom. Upravo je ovaj znanstvenik stvorio tri nepokolebljiva zakona "moći" koji su aktualni do danas. Proučimo ih na primjerima.
Prvi zakon
Za potpuno razumijevanje pitanja: "Što je njutn?", "Mjerna jedinica čega?" i "Koje je njegovo fizičko značenje?", vrijedno je pažljivo proučiti tri osnovna zakona mehanike.
Prvi kaže da ako na tijelo ne utječu druga tijela, ono će mirovati. A ako je tijelo bilo u pokretu, u nedostatku bilo kakve akcije na njemu, nastavit će svoje jednolično kretanje u ravnoj liniji.
Zamislite da određena knjiga određene mase leži na ravnoj površini stola. Označavajući sve sile koje na njega djeluju, dobivamo da je to sila gravitacije koja je usmjerena okomito prema dolje i sila reakcije oslonca (u ovom slučaju stola), usmjerena okomito prema gore. Budući da obje sile uravnotežuju djelovanje jedne druge, veličina rezultantne sile je nula. Prema prvom Newtonovom zakonu, to je razlog zašto knjiga miruje.
Drugi zakon
Opisuje odnos između sile koja djeluje na tijelo i ubrzanja koje dobiva uslijed primijenjene sile. Isaac Newton je, kada je formulirao ovaj zakon, prvi upotrijebio konstantnu vrijednost mase kao mjeru manifestacije tromosti i tromosti tijela. Zovu inercijomsposobnost ili svojstvo tijela da zadrže svoj izvorni položaj, odnosno da se odupru vanjskim utjecajima.
Drugi zakon se često opisuje sljedećom formulom: F=am; gdje je F rezultanta svih sila primijenjenih na tijelo, a je akceleracija koju primi tijelo, a m je masa tijela. Sila se u konačnici izražava u kgm/s2 . Ovaj izraz se obično označava u newtonima.
Što je newton u fizici, koja je definicija ubrzanja i kako je ono povezano sa silom? Na ova pitanja odgovara formula drugog zakona mehanike. Treba razumjeti da ovaj zakon vrijedi samo za ona tijela koja se kreću brzinama mnogo manjim od brzine svjetlosti. Pri brzinama bliskim brzini svjetlosti, djeluju malo drugačiji zakoni, prilagođeni posebnim dijelom fizike o teoriji relativnosti.
Newtonov treći zakon
Ovo je možda najrazumljiviji i najjednostavniji zakon koji opisuje interakciju dvaju tijela. On kaže da sve sile nastaju u parovima, odnosno ako jedno tijelo djeluje na drugo određenom silom, onda drugo tijelo, zauzvrat, također djeluje na prvo s jednakom silom.
Sama formulacija zakona od strane znanstvenika je sljedeća: "… interakcije dvaju tijela jedno na drugo jednake su jedna drugoj, ali usmjerene u suprotnim smjerovima."
Shvatimo što je newton. U fizici je, dakle, uobičajeno da se sve razmatra na određenim pojavamaEvo nekoliko primjera koji opisuju zakone mehanike.
- Pitinje vodene ptice poput pataka, riba ili žaba kreću se u ili kroz vodu upravo u interakciji s njom. Treći Newtonov zakon kaže da kada jedno tijelo djeluje na drugo, uvijek nastaje protudjelovanje, koje je po snazi ekvivalentno prvom, ali usmjereno u suprotnom smjeru. Na temelju toga možemo zaključiti da do kretanja pataka dolazi zbog činjenice da šapama potiskuju vodu natrag, a same plivaju naprijed zbog odziva vode.
- Vjeverica kotač je izvrstan primjer dokazivanja Newtonovog trećeg zakona. Vjerojatno svi znaju što je vjeverica. Ovo je prilično jednostavan dizajn, koji podsjeća i na kotač i na bubanj. Ugrađuje se u kaveze kako bi ljubimci poput vjeverica ili ukrasnih štakora mogli trčati okolo. Interakcija dvaju tijela, kotača i životinje, uzrokuje pomicanje oba tijela. Štoviše, kada vjeverica trči brzo, tada se kotač vrti velikom brzinom, a kada uspori, kotač se počinje vrtjeti sporije. Ovo još jednom dokazuje da su djelovanje i protudjelovanje uvijek međusobno jednake, iako su usmjerene u suprotnim smjerovima.
- Sve što se kreće na našem planetu kreće se samo zahvaljujući "odzivu" Zemlje. Možda se čini čudnim, ali zapravo, kada hodamo, samo se trudimo gurnuti tlo ili bilo koju drugu površinu. I idemo naprijed, jer nas zemlja gura kao odgovor.
Što je njutn: mjerna jedinica ilifizička količina?
Sama definicija "njutna" može se opisati na sljedeći način: "to je jedinica sile". Ali koje je njegovo fizičko značenje? Dakle, na temelju Newtonovog drugog zakona, ovo je derivirana veličina, koja je definirana kao sila koja može promijeniti brzinu tijela mase 1 kg za 1 m/s u samo 1 sekundi. Ispada da je newton vektorska veličina, odnosno da ima svoj smjer. Kada primjenjujemo silu na predmet, na primjer, gurajući vrata, istovremeno postavljamo smjer kretanja, koji će, prema drugom zakonu, biti isti kao i smjer sile.
Ako slijedite formulu, ispada da je 1 Newton=1 kgm/s 2 . Kod rješavanja raznih zadataka u mehanici vrlo je često potrebno njutene pretvoriti u druge veličine. Radi praktičnosti, prilikom pronalaženja određenih vrijednosti, preporuča se zapamtiti osnovne identitete koji povezuju njutene s drugim jedinicama:
- 1 H=105 dyne (dina je jedinica mjere u CGS sustavu);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-sila je jedinica sile u ICSS sustavu);
- 1 H=10 -3 sten bilo koje tijelo teško 1 tonu).
Zakon univerzalne gravitacije
Jedno od najvažnijih otkrića znanstvenika, koje je preokrenulo ideju o našem planetu, je Newtonov zakon gravitacije (što je gravitacija, pročitajte u nastavku). Naravno, prije njega bilo je pokušaja da se razotkrije misterij privlačnostiZemlja. Na primjer, Johannes Kepler bio je prvi koji je sugerirao da ne samo da Zemlja ima privlačnu silu, već i sama tijela mogu privući Zemlju.
Međutim, samo je Newton uspio matematički dokazati odnos između gravitacije i zakona gibanja planeta. Nakon mnogih eksperimenata, znanstvenik je shvatio da zapravo ne samo da Zemlja privlači objekte k sebi, već se sva tijela privlače jedno drugom. Izveo je zakon gravitacije, koji kaže da se sva tijela, uključujući nebeska tijela, privlače silom jednakom umnošku G (gravitacijske konstante) i masa oba tijela m1 m 2 podijeljeno s R2 (kvadrat udaljenosti između tijela).
Svi zakoni i formule koje je izveo Newton omogućili su stvaranje integralnog matematičkog modela, koji se još uvijek koristi u istraživanjima ne samo na površini Zemlje, već i daleko izvan našeg planeta.
Pretvorba jedinice
Prilikom rješavanja problema treba imati na umu standardne SI prefikse, koji se također koriste za "Newtonove" mjerne jedinice. Na primjer, u problemima o svemirskim objektima, gdje su mase tijela velike, vrlo je često potrebno pojednostaviti velike vrijednosti na manje. Ako se ispostavi da je rješenje 5000 N, tada će biti prikladnije napisati odgovor u obliku 5 kN (kiloNewton). Takve jedinice su dvije vrste: višekratne i podmnožne. Ovdje su najčešće korišteni: 102 N=1 hektonjuton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 meganjuton (MN) i 10-2 N=1 centinjuton (cN); 10-3 N=1 milinjuton (mN); 10-9 N=1 nanonjuton (nN).
