Հիմնական նյութ
10-րդ դասարան. ֆիզիկա
Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. ֆիզիկա) > Բաժին 5
Դաս 2: Նյուտոնի երկրորդ օրենքը##Ո՞րն է Նյուտոնի երկրորդ օրենքը
NGSS ստանդարտներին համապատասխանող այս անվճար հոդվածի օգնությամբ վերանայիր, թե ինչպես ես հասկացել Նյուտոնի երկրորդ օրենքը։
Ո՞րն է Նյուտոնի երկրորդ օրենքը
Ֆիզիկայի դասընթացում Նյուտոնի երկրորդ օրենքն ամենակարևոր օրենքներից մեկն է, որ դուք կսովորեք։ Այն կիրառվում է ֆիզիկայի բոլոր գրքերի համարյա բոլոր բաժիններում, այնպես որ շատ կարևոր է, որ սովոորեք որքան հնարավոր է շուտ։
Մենք գիտենք, որ մարմիններն արագանում են միայն այն դեպքում, երբ դրանց վրա արտաքին ուժեր են ազդում։ Նյուտոնի երկրորդ օրենքն ասում է, թե տվյալ համազոր ուժի դեպքում ինչ արագացում կստանա մարմինը։
Ավելի պարզ լինելու համար նշենք, որ a-ն արագացումն է, \Sigma, F-ը՝ համազոր ուժը, իսկ m-ը՝ մարմնի զանգվածը։
Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ցույց է տալիս, որ արագացումն ուղիղ համեմատական է համազոր ուժին՝ \Sigma, F և հակադարձ համեմատական է m զանգվածին։ Այսինքն, եթե համազոր ուժը կրկնապատկվեր, ապա արագացումը կմեծանար երկու անգամ։ Նմանապես, եթե մարմնի զանգվածը կրկնապատկվի, արագացումը կրկնակի փոքր կլինի։
Ի՞նչ է նշանակում համազոր ուժ
Ուժը ձգում է, կամ վանում, սակայն համազոր ուժը՝ \Sigma, F, բոլոր ուժերի գումարն է, որոնք ազդում են մարմնի վրա։ Վեկտորների գումարելու գործընթացը տարբերվում է սովորական թվերի գումարումից։ Վեկտորներ գումարելիս մենք հաշվի ենք առնում վեկտորների ուղղությունները։ Համազոր ուժը վեկտորական գումարն է այն բոլոր ուժերի, որոնք ազդում են մարմնի վրա ։
Օրինակ, պատկերացնենք երկու ուժեր, որոնք 30Ն և 20Ն մեծություն ունեն ու ազդում են վերևում ներկայացված ոչխարի վրա՝ ուղղված դեպի աջ և ձախ համապատասխանաբար։ Եթե համարենք, որ դեպի աջ ուղղված ուժը դրական է, ոչխարի վրա ազդող համազոր ուժը կարող ենք գտնել հետևյալ կերպ.
Եթե հորիզոնական առանցքի վրա այլ ուժեր էլ լինեին, ապա բոլոր դեպի աջ ուղղվածները կգումարեինք ու կհանեինք բոլոր դեպի ձախ ուղղված ուժերը։
Քանի որ ուժը վեկտորական մեծություն է, Նյուտոնի երկրորդ օրենքը նաև կարելի է գրել այսպես. a, with, vector, on top, equals, start fraction, \Sigma, F, with, vector, on top, divided by, m, end fraction։ Սա ցույց է տալիս, որ գումարային արագացման ուղղությունը համընկնում է համազոր ուժի ուղղության հետ։ Այլ կերպ ասած, եթե համազոր ուժը՝ \Sigma, F-ը, ուղղված է դեպի աջ, ապա արագացումը՝ a-ն, նույնպես պետք է դեպի աջ ուղղված լինի։
Ինչպե՞ս ենք կիրառում Նյուտոնի երկրորդ օրենքը
Եթե դիտարկում ենք խնդիր, որում կան շատ ուժեր՝ ուղղված տարբեր ուղղություններով, ապա ավելի հեշտ է դիտարկել յուրաքանչյուր ուղղությունն առանձին։
Այլ կերպ ասած, հորիզոնական ուղղության համար կարող ենք գրել.
Սա ցույց է տալիս, որ a, start subscript, x, end subscript արագացումը հորիզոնական ուղղության վրա հավասար է \Sigma, F, start subscript, x, end subscript համազոր ուժի և զանգվածի հարաբերությանը։
Նմանապես, ուղղաձիգ ուղղության համար կարող ենք գրել.
Սա ցույց է տալիս, որ a, start subscript, y, end subscript-ը՝ արագացումը ուղղաձիգ ուղղությամբ, հավասար է \Sigma, F, start subscript, y, end subscript-ի՝ ուղղաձիգ ուղղությամբ համազոր ուժի և զանգվածի հարաբերությանը։
Այս բանաձևերը կիրառելիս, պետք է հորիզոնական ուժերը տեղադրել հորիզոնական ուղղության համար գրված Նյուտոնի երկրորդ օրենքի մեջ, իսկ ուղղաձիգ ուժերը պետք է տեղադրել
ուղաձիգ ուղղության համար գրված Նյուտոնի երկրորդ օրենքի մեջ։ Մենք անում ենք սա, քանի որ հորիզոնական ուժերը միայն հորիզոնական արագացման վրա են ազդեցություն ունենում, իսկ ուղղաձիգ ուժերը՝ ուղղաձիգ արագացման վրա։ Օրինակ, պատկերացնենք m զանգվածով հավի, որի վրա ազդում են start color #e84d39, F, start subscript, 1, end subscript, end color #e84d39, start color #11accd, F, start subscript, 2, end subscript, end color #11accd, start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 և F, start subscript, 4, end subscript ուժերը ներքևում ներկայացված ուղղություններով։
start color #e84d39, F, start subscript, 1, end subscript, end color #e84d39 և start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 ուժերն ազդում միայն հորիզոնական արագացման վրա, քանի որ դրանք ընկած են հորիզոնական առանցքի վրա։ Կիրառելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը հորիզոնական ուղղության համար և համարելով դեպի աջ ուղղությունը դրական, ստանում ենք.
Նմանապես, start color #11accd, F, start subscript, 2, end subscript, end color #11accd և F, start subscript, 4, end subscript ուժերն ազդում են ուղղաձիգ արագացման վրա, քանի որ դրանք ընկած են ուղղաձիգ առանցքի վրա։ Կիրառելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ուղղաձիգ ուղղության համար և համարելով դեպի վեր ուղղությունը դրական՝ ստանում ենք.
Զգուշացում։ Մարդիկ հաճախ սխալ են թույլ տալիս՝ տեղադրելով ուղղաձիգ ուժը հորիզոնական ուղղության համար գրված բանաձևի մեջ կամ հակառակը։
Ի՞նչ ենք անում, եթե ուժն ուղղված է անկյան տակ
Երբ ուժերն ուղղված են անկյունագծային ուղղությամբ, մենք կրկին կարող ենք այն դիտարկել ուժերն առանձին երկու ուղղություններով, բայց այս ուժերը նպաստում են արագացման առաջացմանը և՛ հորիզոնական, և՛ ուղղաձիգ ուղղությամբ։
Օրինակ համարենք, որ start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 ուժը հավի վրա հիմա ուղղված է theta անկյան տակ, ինչպես ներկայացված է գծագրում։
start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 ուժը ազդեցություն կունենա հորիզոնական և ուղղաձիգ արագացումների վրա, բայց start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54-ի միայն հորիզոնական բաղադրիչը կարող է ազդել հորիզոնական արագացման վրա և start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54ի միայն ուղղաձիգ բաղադրիչը կազդի ուղղաձիգ արագացման վրա։ Այսպիսով start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 ուժը կտրոհենք հորիզոնական և ուղղաձիգ բաղադրիչների։
Այժմ տեսնում ենք, որ start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54 ուժը կարող ենք դիտարկել որպես ուժ՝ բաղկացած start color #1fab54, F, start subscript, 3, x, end subscript, end color #1fab54 հորիզոնական ուժից և start color #1fab54, F, start subscript, 3, y, end subscript, end color #1fab54 ուղղաձիգ ուժից։
Կիրառելով եռանկյունաչապությունը, կարող ենք գտնել հորիզոնական բաղադրիչը start color #1fab54, F, start subscript, 3, x, end subscript, end color #1fab54, equals, start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54, start text, c, o, s, end text, theta բանաձևով։ Նույն կերպ կարող ենք գտնել ուղղաձիգ բաղադրիչը start color #1fab54, F, start subscript, 3, y, end subscript, end color #1fab54, equals, start color #1fab54, F, start subscript, 3, end subscript, end color #1fab54, start text, s, i, n, end text, theta բանաձևով։
Այժմ կարող ենք շարունակել տեղադրել հորիզոնական ուժերը հորիզոնականի ուղղության համար նախատեսված Նյուտոնի երկրորդ օրենքի բանաձևի մեջ։
Նմանապես տեղադրում ենք նաև ուղղաձիգ ուղղված ուժերը Նյուտոնի երկրորդ օրենքի բանաձևի մեջ՝ նախատեսված ուղղաձիգ ուղղության համար։
Ի՞նչ տեսք ունեն Նյոտոնի երկրորդ օրենքին վերաբերող լուծված օրինակները
Օրինակ. Նյուտոն անունով կրիան
Նյուտոն անունով կրիայի կշիռը 1,2 կգ է և նրա վրա ազդում են չորս ուժեր, որոնք ներկայացված են ստորև բերված դիագրամում։
Որքա՞ն է կրիայի հորիզոնական արագացումը։
Որքա՞ն է կրիայի ուղղաձիգ արագացումը։
Որքա՞ն է կրիայի ուղղաձիգ արագացումը։
Հորիզոնական արագացւմը գտնելու համար կիրառում ենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը հորիզոնական ուղղության համար։
Ուղղաձիգ արագացումը գտնելու համար կիրառում ենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ուղղաձիգ ուղղության համար։
Օրինակ 2. Պանիր
Դադարի վիճակում գտնվող պանրի կտորն ամրացված է երկու լարերով, որոնք ազդում են F, start subscript, 1, end subscript և start color #e84d39, F, start subscript, 2, end subscript, end color #e84d39 ուժերով, ինչպես ներկայացված է ներքևում։ Նաև ազդում է դեպի ներքև ուղղված ձգողականության ուժը start color #1fab54, 20, start text, space, ն, end text, end color #1fab54.
Որքա՞ն է F, start subscript, 1, end subscript ուժի մեծությունը
Որքա՞ն է start color #e84d39, F, start subscript, 2, end subscript, end color #e84d39 ուժի մեծությունը
Որքա՞ն է start color #e84d39, F, start subscript, 2, end subscript, end color #e84d39 ուժի մեծությունը
Մենք կսկսենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը կիրառելուց հորիզոնական կամ ուղղաձիգ ուղղությամբ։ Մենք չգիտենք հորիզոնական ուժերը, սակայն գիտենք մի ուղղաձիգը՝ start color #1fab54, 20, start text, space, Ն, end text, end color #1fab54։ Քանի որ ուղղաձիգ ուժերի մասին ավելի շատ բան գիտենք, նպատակահարմար է առաջինը վերլուծել այդ ուղղությունը։
Այժմ, որպեսզի գտնես start color #e84d39, F, start subscript, 2, end subscript, end color #e84d39-ը, կիրառիր Նյուտոնի երկրորդ օրենքը հորիզոնական ուղղության համար։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։