Применения законов Ньютона

Физика > Применения законов Ньютона

Как использовать первый, второй и третий законы движения Ньютона в физике: кинетическая энергия, трение, лобовое сопротивление, деформация силы, график.

Чистая сила влияет на движение, позицию и/или форму объекта.

Задача обучения

• Разобраться в воздействии сил на перемещение и форму объекта.

Основные пункты

• Трение – сила, сопротивляющаяся движению объекта, проходящего сквозь жидкость (вода, воздух). Она пропорциональна скорости перемещения объекта.
• Деформационные силы – создаются растяжением или сжатием материала. В качестве примеров можно вспомнить пружину.

Термин

• Кинетическая энергия – энергия объекта, создаваемая в движении. Она достигает половины массы тела и равна квадрату его скорости.

Мы уже знаем, что чистая сила способна воздействовать на движение, позицию и форму объекта. Сейчас полезно рассмотреть наиболее интересные силы, которые научат применять законы Ньютона.

Трение

Сила трения вступает в сопротивление с движением между двумя контактирующими поверхностями. Когда они перемещаются относительно друг друга, возникающее между ними трение трансформирует кинетическую энергию в тепло. Иногда подобный контакт вызывает удивительные результаты (огонь при трении дерева). Трение не выступает главной силой и появляется из электромагнитных между заряженными частицами.

Лобовое сопротивление

Лобовое сопротивление возникает, если объект перемещается в жидкости или газе. Можно прочувствовать, если поводить рукой по воде или же подставить ладонь против ветра. Эта сила сопротивляется движению. Она пропорциональна скорости проходящего сквозь нее объекта.

(А) – вид сверху на два буксира, толкающих баржу. (B) – диаграмма свободного тела для баржи, перемещающейся по воде. Здесь отображены две вертикальные силы – вес баржи и плавучая сила воды, которая поддерживает ее. Эти силы перпендикулярны, поэтому оси х и у расположены в том же направлении, что Fx и Fy. Это одномерная задача вдоль направления Fapp, потому что трение пребывает в противоположном направлении

Деформация

Важно также вспомнить о силе деформации, воздействующей на форму объекта. Если бульдозер вдавливает машину в стену, то она не пройдет сквозь нее, а изменит свою форму (сожмется). Этот процесс именуют деформацией. Даже очень маленькие силы способны привести к слабым деформациям. В таких случаях объект возвращает исходную форму, как только сила прекращает действие. Размер деформации пропорционален силе.