Gjetja e nxitimit përmes masës, kohës dhe shpejtësisë. Abstrakt Konceptet themelore të mekanikës (zhvendosja, shpejtësia, nxitimi, forca)

Më parë, karakteristikat e lëvizjes drejtvizore u konsideruan: lëvizje, shpejtësi, nxitim. Analogët e tyre në lëvizje rrotulluese janë: zhvendosja këndore, shpejtësia këndore, nxitimi këndor.

• Roli i zhvendosjes në lëvizjen rrotulluese luhet nga qoshe;
• Madhësia e këndit të rrotullimit për njësi të kohës është shpejtësia këndore;
• Ndryshimi shpejtësia këndore për njësi të kohës është nxitimi këndor.

Gjatë lëvizjes së njëtrajtshme rrotulluese, një trup lëviz në një rreth me të njëjtën shpejtësi, por me një drejtim që ndryshon. Për shembull, kjo lëvizje bëhet nga akrepat e një ore në një numërues.

Le të themi se topi rrotullohet në mënyrë uniforme në një fije 1 metër të gjatë. Në të njëjtën kohë, ai do të përshkruajë një rreth me një rreze prej 1 metër. Gjatësia e këtij rrethi është: C = 2πR = 6,28 m

Koha që duhet që topi të bëhet plotësisht i vetëm kthesë e plotë rreth perimetrit quhet periudha e rrotullimit - T.

Për të llogaritur shpejtësinë lineare të topit, është e nevojshme të ndahet zhvendosja me kohën, d.m.th. perimetri për periudhë rrotullimi:

V = C/T = 2πR/T

Periudha e rrotullimit:

T = 2πR/V

Nëse topi ynë bën një rrotullim në 1 sekondë (periudha e rrotullimit = 1s), atëherë shpejtësia e tij lineare është:
V = 6,28/1 = 6,28 m/s

2. Nxitimi centrifugal

Në çdo pikë të lëvizjes rrotulluese të topit, vektori i tij shpejtësi lineare drejtuar pingul me rreze. Nuk është e vështirë të merret me mend se me një rrotullim të tillë rrethor, vektori i shpejtësisë lineare të topit ndryshon vazhdimisht drejtimin e tij. Përshpejtimi që karakterizon një ndryshim të tillë në shpejtësi quhet nxitim centrifugal (centripetal)..

Gjatë lëvizjes së njëtrajtshme rrotulluese, ndryshon vetëm drejtimi i vektorit të shpejtësisë, por jo edhe madhësia! Prandaj nxitimi linear = 0 . Ndryshimi në shpejtësinë lineare mbështetet nga nxitimi centrifugal, i cili drejtohet drejt qendrës së rrethit të rrotullimit pingul me vektorin e shpejtësisë - një c.

Përshpejtimi centrifugal mund të llogaritet duke përdorur formulën: a c = V 2 /R

Sa më e madhe të jetë shpejtësia lineare e trupit dhe rreze më të vogël rrotullimi, të nxitimi centrifugal më shumë.

3. Forca centrifugale

Nga lëvizja drejtvizore dimë se forca është e barabartë me produktin e masës së një trupi dhe nxitimit të tij.

Me lëvizje uniforme rrotulluese, një forcë centrifugale vepron në një trup rrotullues:

F c = ma c = mV 2 /R

Nëse topi ynë peshon 1 kg, atëherë për ta mbajtur atë në rreth do t'ju duhet forcë centrifugale:

F c = 1 6,28 2 /1 = 39,4 N

ME forcë centrifugale ne përplasemi brenda jetën e përditshme në çdo hap.

Forca e fërkimit duhet të balancojë forcën centrifugale:

F c = mV 2 / R; F tr = μmg

F c = F tr; mV 2 /R = μmg

V = √μmgR/m = √μgR = √0,9 9,8 30 = 16,3 m/s = 58,5 km/h

Përgjigju: 58.5 km/h

Ju lutemi vini re se shpejtësia e rrotullimit nuk varet nga pesha e trupit!

Me siguri e keni vënë re se disa kthesa në autostradë kanë një prirje të lehtë drejt pjesës së brendshme të kthesës. Kthesa të tilla janë "më të lehta" për t'u bërë, ose më saktë, ju mund të bëni kthesat me shpejtësi më të madhe. Le të shqyrtojmë se cilat forca veprojnë në makinë në një kthesë kaq të pjerrët. Në këtë rast, ne nuk do të marrim parasysh forcën e fërkimit, dhe nxitimi centrifugal do të kompensohet vetëm nga komponenti horizontal i gravitetit:

F c = mV 2 /R ose F c = F n sinα

Në drejtimin vertikal, forca e gravitetit vepron në trup F g = mg, i cili balancohet nga komponenti vertikal forca normale F n cosα:

Fn cosα = mg, pra: Fn = mg/cosα

Ne e zëvendësojmë vlerën e forcës normale në formulën origjinale:

F c = F n sinα = (mg/cosα)sinα = mg sinα/cosα = mg tgα

Kështu, këndi i prirjes së rrugës:

α = arctg(F c /mg) = arctg(mV 2 /mgR) = arctg(V 2 /gR)

Përsëri, vini re se pesha e trupit nuk përfshihet në llogaritjet!

Detyra numër 2: Në një pjesë të caktuar të autostradës ka një kthesë me një rreze prej 100 metrash. Shpejtësia mesatare duke e drejtuar këtë pjesë të rrugës me shpejtësi 108 km/h (30 m/s). Cili duhet të jetë këndi i sigurt i pjerrësisë së sipërfaqes së rrugës në këtë pjesë në mënyrë që makina të mos "fluturojë" (neglizhoni fërkimin)?

α = arktan(V 2 /gR) = arktan(30 2 /9,8 100) = 0,91 = 42° Përgjigju: 42°. Kënd mjaft i mirë. Por, mos harroni se në llogaritjet tona nuk marrim parasysh forcën e fërkimit të sipërfaqes së rrugës.

4. Shkallët dhe radianët

Shumë njerëz janë të hutuar në kuptimin e vlerave këndore.

Në lëvizjen rrotulluese, njësia bazë e matjes për lëvizjen këndore është radian.

• 2π radiane = 360° - rrethi i plotë
• π radian = 180° - gjysmë rrethi
• π/2 radian = 90° - çerek rrethi

Për të kthyer gradët në radiane, pjesëtojeni këndin me 360° dhe shumëzojeni me 2π. Për shembull:

• 45° = (45°/360°) 2π = π/4 radiane
• 30° = (30°/360°) 2π = π/6 radiane

Tabela e mëposhtme tregon formulat bazë lëvizje lineare dhe rrotulluese.

Sipas parimit të mbivendosjes:

Þ

brenda vëllimit, jashtë vëllimit. (16)

Diferenca e mundshme

Þ Þ

. (15)

Kështu, fusha e planeve të ngarkuara është uniforme dhe e përqendruar në vëllimin midis planeve.

32. Tregoni atë që quajmë masë (m) e një trupi.

d) Një masë e inercisë së trupave dhe vetive të tyre gravitacionale.

33. Çfarë quhet forcë?

b) Arsyeja e nxitimit të trupit.

34. Cili është impulsi i një trupi?

a) Prodhimi i masës së trupit dhe shpejtësisë së tij ().

35. Tregoni njësinë e matjes së impulsit trupor në sistemin SI.

e) kg×m/s.

36. Cila është detyra kryesore e drejtpërdrejtë e dinamikës.

a) Duke pasur parasysh masën e trupit dhe varësinë e forcës që rezulton, gjeni vektorin e rrezes së trupit në çdo kohë dhe përcaktoni trajektoren e trupit.

37. Çfarë është problem i anasjelltë folësit?

b) Në bazë të masës së caktuar trupore dhe varësisë së njohur, përcaktoni forcat që siguruan këtë lëvizje.

38. Çfarë quajmë impuls force?

c) Një vlerë e barabartë me

39. Gjeni vazhdimin e shprehjes “Momenti i forcës është një vektor i drejtuar...”

a) paralel me forcën.

40. Specifikoni shprehjen forcë reaktive në lidhje me sistemin koordinativ të lidhur me trupin në lëvizje.

41. Cila nga marrëdhëniet e mëposhtme pasqyron formën universale të shkrimit të ekuacionit bazë të dinamikës lëvizje përpara?

42. Cila nga marrëdhëniet e mëposhtme pasqyron formën universale të shkrimit të ligjit të dytë të Njutonit?

43. Nga se përcaktohet ndryshimi i momentit të një trupi?

c) Mbi masën e trupit dhe shpejtësinë e lëvizjes së tij.

44. Në cilat raste mund të përdorni formën e mëposhtme të dhënat e ligjit të dytë të Njutonit
F = ma?

d) Pas shqyrtimit lëvizjet drejtvizore trupa me masë konstante.

45. Në cilat raste duhet të përdorni vetëm formën e mëposhtme të regjistrimit të ligjit të dytë?
Njutoni?

d) Kur shqyrtohet lëvizja e trupave masë konstante.

46. ​​Në cilat raste duhet të përdorni formën e mëposhtme të shkrimit të ligjit të dytë të Njutonit?

c) Kur shqyrtohet lëvizja e trupave me masë të ndryshueshme.

47. Çfarë quajmë qendër të masës?

a) Kjo është pika e përcaktuar nga relacioni

48. Cilat figura paraqesin saktë forcat e reagimit tokësor?

B, C

48-a. Cila foto tregon trupin?

duke qenë në gjendje ekuilibër indiferent?

51. Çfarë raportesh i përgjigjen lidhjeve ndërmjet lineare dhe këndore karakteristikat kinematike lëvizjet?

52. Si lidhen me njëra-tjetrën zhvendosjet elementare lineare dhe këndore të një pike që lëviz në formë rrethi?

53. Cili është drejtimi i vektorit të shpejtësisë këndore të akrepit të dytë të orës kur e shikon?

e) Përgjatë boshtit të rrotullimit larg nesh, nëse shikojmë numrin.

54. Si drejtohet vektori? nxitimi këndor, nëse boshti i rrotullimit është i palëvizshëm?

a) Tangjent me trajektoren e lëvizjes në drejtim të rrotullimit, nëse e >< 0. б) Перпендикулярно к траектории движения к центру кривизны, если e >0, ose në anën e kundërt, nëse e< 0. в) Вдоль направления движения, если e >0, ose në drejtim të kundërt nëse e< 0. г) Вдоль оси вращения сонаправлено с угловой скоростью, если e >0, ose në drejtim të kundërt nëse e< 0. д) Правильного ответа нет. (Свой вариант ответа)

55. Cili është drejtimi i vektorit të shpejtësisë këndore?

a) Tangjent me trajektoren e lëvizjes në drejtim të rrotullimit, nëse e > 0, ose në drejtim të kundërt, nëse e< 0. б) Перпендикулярно к траектории движения к центру кривизны, если e >0, ose në drejtim të kundërt nëse e< 0. в) Вдоль направления движения, если e >0, ose në drejtim të kundërt nëse e< 0. г) Вдоль оси вращения так, чтобы из его конца движение точек тела наблюдалось происходящим против часовой стрелки. д) Правильного ответа нет. (Свой вариант ответа)

56. Si quhet vektori i nxitimit këndor?

a) Një vektor që karakterizon rrotullimin e trupit përmes një këndi të caktuar j, i specifikuar në formën e një segmenti gjatësia e të cilit është e barabartë me j, dhe drejtimi përkon me boshtin e rrotullimit. b) Vektor boshtor, drejtuar përgjatë boshtit të rrotullimit në mënyrë që nga fundi i këtij vektori rrotullimi i trupit të jetë i dukshëm në drejtim të kundërt të akrepave të orës. c) Një vektor i drejtuar përgjatë boshtit rreth të cilit trupi rrotullohet. d) Madhësia fizike që karakterizon shpejtësinë e ndryshimit të vektorit të shpejtësisë këndore të një trupi. e) Një vektor që karakterizon rrotullimin e pabarabartë të trupit, i drejtuar në të njëjtin drejtim si në qoftë se >0 dhe në drejtim të kundërt ndryshe.

57. Çfarë quhet vektor i shpejtësisë këndore ( w)?

a) Një vektor që karakterizon rrotullimin e trupit përmes një këndi të caktuar j, i specifikuar në formën e një segmenti gjatësia e të cilit është e barabartë me j, dhe drejtimi përkon me boshtin e rrotullimit. b) Një vektor boshtor i drejtuar përgjatë boshtit të rrotullimit në mënyrë që nga fundi i këtij vektori rrotullimi i trupit të shihet se ndodh në drejtim të kundërt të akrepave të orës. c) Vektori i drejtuar përgjatë boshtit rreth të cilit rrotullohet trupi, në drejtimin e përcaktuar nga rregulli i vidës së djathtë. d) Një sasi fizike që karakterizon shpejtësinë e ndryshimit në këndin e rrotullimit të një trupi për njësi të kohës. e) Këtu nuk ka përgjigje të saktë. (Opsioni juaj)

58. Momenti i një pike

c) Momenti këndor i një pike materiale quhet produkt vektorial.

59. Në cilat njësi matet momenti i forcës?

d) kg×m 2 /s 2

60. Me cilat njësi matet momenti këndor?

b) kg×m 2 /s

61. Në cilat njësi matet momenti i inercisë?

d) kg×m 2

62. Cila marrëdhënie është forma universale e shkrimit të ekuacionit bazë për dinamikën e lëvizjes rrotulluese të një pike?

63. Cili nga ekuacionet është ekuacioni bazë për dinamikën e lëvizjes rrotulluese absolutisht të ngurta?

a) b) c) d) e)

64. Cila nga formulat e dhëna është më shumë rekord i përgjithshëm ligji bazë i dinamikës së lëvizjes rrotulluese atm?

a) b) c) d) e)

65. Gjeni vazhdimin e shprehjes “Momenti i inercisë është...”

A)... inercia në për momentin koha. b)... një masë e bashkëveprimit midis trupave që marrin pjesë në lëvizjen rrotulluese. V)... një masë e inercisë së një trupi në një moment të caktuar në kohë. G)... një masë e inercisë së një trupi gjatë lëvizjes së tij rrotulluese. d) Nuk ka asnjë vazhdim të saktë. (Opsioni juaj)

66. Gjeni vazhdimin e shprehjes "Momenti i forcës është ..."

Përshpejtimi është ndryshimi i shpejtësisë për njësi të kohës.
a = V / t
Përshpejtimi në fizikë nuk është gjëja kryesore sasi fizike, dhe derivati.
Le të transformojmë: V = S / t pastaj: a = S / t 2
Kjo është pikërisht ajo që jep regjistrimin e formulës së nxitimit në sasitë bazë dhe njësinë matëse të nxitimit: metra për sekondë në katror.

Kështu: nxitimi ekziston aty ku ka shpejtësi lineare të lëvizjes dhe kjo shpejtësi ndryshon në vlerë numerike.
Por shpejtësia ka edhe një drejtim.
Dhe fizikantët nuk mund ta linin jashtë këtë çështje për të mos i ngatërruar dhe thanë: që nga shpejtësia sasia vektoriale, le të ndodhë që nxitimi ndodh edhe gjatë ndryshimit të drejtimit....
Pra, nxitimi ndodh gjatë lëvizjes rrethore uniforme?
Për ne, qartësia këtu është shumë e rëndësishme, pasi kjo është trajektorja e planetëve.
Si ndodh, pyesim ne, që shpejtësia e lëvizjes është konstante, por shfaqet nxitimi?
Kjo është marrëzi!

Ofrohet: 1. Për të eliminuar interpretimin e dyfishtë, merrni nxitimin si ndryshim në shpejtësinë lineare për njësi të kohës.
Tjetra"
2. Shkrimi bazë i formulës së nxitimit konsiderohet të jetë a = S / t 2,
dhe shkrimi a = V / t është derivat.
3. Konsideroni nxitimin jo fizik, por sasia matematikore, përdoret brenda kufijve të ngushtë.
4. Përkufizimi i "ndryshimit të drejtimit" nuk zbatohet për nxitimin. Konsideroni nxitimin vetëm si një ndryshim në madhësi, jo në drejtim.

Ku e gjejmë nxitimin në formula?
Formula e forcës. Sipas ligjit të dytë të Njutonit, F = m x a do të thotë se nëse një forcë F zbatohet në një masë m, atëherë trupi do të lëvizë me një shpejtësi që ka një nxitim a. Dhe për të llogaritur nxitimin, duhet të matim rrugën dhe kohën, kështu që pse na nevojitet? Vetëm për të lehtësuar regjistrimin e llogaritjeve.
Përshpejtimi do të thotë vetëm se në një njësi kohore trupi do të përshkojë një distancë gjithnjë e më të shkurtër.
Në rastin e një trupi që bie lirshëm, përdoret koncepti i nxitimit rënia e lirë trupi (pa marrë parasysh rezistencën e ajrit) g

Dhe formula shkruhet F = m x g. Por kjo formulë vlen vetëm për rastin kur ka një gjendje të rënies së lirë. Nëse trupi është i palëvizshëm në lidhje me qendrën e Tokës, atëherë kjo formulë nuk përdoret, pasi çon në një gabim.
Për shembull. Një trup me masë m (1 kg) shtrihet në peshore.
Çfarë tregojnë peshorja? Tregojnë një masë prej 1 kg.
Dhe jo pesha, si forca e tërheqjes (m x g).
Trupi shtyp në suportin e peshores, me forcën e tërheqjes dhe sipas ligjit të gravitetit
forca e gravitetit m x M / R2 nuk përmban nxitimin e gravitetit dhe pesha tregohet vetëm si masë. Kështu, nëse pyetni problemin: një shalqi me masë m vendoset në një peshore dhe ju pyeteni se sa është pesha e tij? Dhe pastaj shumëzojmë m x g, marrim rezultatin e gabuar, sepse peshoret tregojnë vlerën e masës dhe nxitimin g
jo këtu fare.

Shkruani këtë ekuacion:

M x g = m x M / R2 dhe merrni, pas zvogëlimit të masës, g = M / R2
dhe kjo formulë është e mirë vetëm sepse shpjegon pse nxitimi i gravitetit nuk varet nga masa e trupit, por varet vetëm nga masa e Tokës dhe rrezja në katror.

Por matematikisht kjo formulë duket e pasaktë, pasi njësitë e matjes nuk përputhen.
Shkencëtarët tanë janë dalluar sërish këtu. Ata futën konstantën gravitacionale dhe G i dhanë njësinë matëse m3 1 (përgjigja u pajtua) por pyetja mbeti;
Ka diçka për t'u çmendur: në ligjin e dytë, nxitimi varet nga masa, por në rënie të lirë jo!
Dhe kjo ndodh sepse me rritjen e masës, forca e tërheqjes rritet, dhe nxitimi sipas ligjit të dytë zvogëlohet dhe rezultanta mbetet e pandryshuar nga masa.

Në përgjithësi, pesha është një tjetër sasi që rrjedh nga veprimi i gravitetit, e cila nuk diskutohet në tekstet e fizikës që respektojnë veten, por është shumë e rëndësishme në treg.

Le të shqyrtojmë rastin e mungesës së peshës, kur pesha zhduket. Për shembull, një parashutist kërcen
nga avioni, por harroi parashutën në shtëpi. (nuk e marrim parasysh rezistencën e ajrit, si gjithmonë, pse i duhet ajri tani) Shpejtësia rritet me një vlerë prej 9.8 metra të distancës së përshkuar në sekondë!
Dhe këtu shfaqet një paradoks tjetër: ka forcë gravitacionale, ka masë, nxitim...ka edhe, por nuk ka presion mbi suportin (si koncept tregu i peshës)!

Po sikur të ketë rezistencë ajri?
Atëherë: F = m x (g - a)
Këtu a është nxitimi real që ndodh dhe është më i vogël se nxitimi i gravitetit. Dhe, nëse është e barabartë me g, forca e presionit në mbështetje (ose peshë) është zero.

Vazhdojmë pas pushimit.

Në ekuacionin (9.4), ne e zbërthejmë shpejtësinë në komponentë (ose përbërës) që na tregojnë se sa shpejt lëviz trupi në drejtimet dhe. Shpejtësia do të përcaktohet plotësisht si në drejtim të tij ashtu edhe në drejtim vlerë absolute, nëse specifikoni vlerat numerike të tre komponentëve të tij:

(9.5)

Në këtë rast, vlera absolute është e barabartë me

(9.6)

Tani le të ndryshojë jo vetëm madhësia, por edhe drejtimi i shpejtësisë nën ndikimin e forcës (Fig. 9.2). Edhe pse është mjaft rast i vështirë, por duke numëruar ndryshimin në komponentë, shqyrtimi i tij thjeshtohet shumë. Ndryshimi në komponentin e shpejtësisë gjatë intervalit do të jetë , ku është ajo që quhet komponenta e nxitimit. Mjaft e ngjashme me. Në këtë formulim, Ligji i Dytë i Njutonit në fakt shndërrohet në tre ligje. Në të vërtetë, themi se forca ka të njëjtin drejtim me nxitimin, kështu që secili nga përbërësit e forcës në drejtimet dhe është i barabartë me masën shumëfishuar ndryshimin në komponentin e shpejtësisë përkatëse:

(9.7)

Figura 9.2 Shpejtësia ndryshon si në madhësi ashtu edhe në drejtim.

Ashtu si shpejtësia dhe nxitimi, forca gjithashtu mund të zbërthehet në komponentë, secila prej tyre është një projeksion i një segmenti të drejtë, numerikisht i barabartë me vlerën absolute të forcës dhe që tregon drejtimin e veprimit të saj, në boshtin dhe:

(9.8)

ku është madhësia absolute e forcës, dhe , dhe janë këndet ndërmjet drejtimit të forcës dhe boshteve dhe, përkatësisht.

Ekuacionet (9.7) janë formë e plotë Ligji i dytë i Njutonit. Duke ditur forcat që veprojnë në trup dhe duke i zbërthyer në përbërës, mund t'i përdorni këto ekuacione për të gjetur lëvizjen e trupit. Le të shohim një shembull të thjeshtë. Edhe nëse nuk ka forca që veprojnë në drejtime, ka një forcë vetëm në drejtim (të themi, vertikalisht). Pastaj, sipas ekuacionit (9.7), ndryshon vetëm një komponent vertikal i shpejtësisë; sa i përket atyre horizontale, ato do të mbeten të pandryshuara. Një shembull i një lëvizjeje të tillë është diskutuar tashmë në kapitullin. 7 (shih Fig. 7.3). Kështu, lëvizje horizontale trupi që bie mbetet i pandryshuar, ndërsa në drejtim vertikal lëviz sikur të mos kishte fare lëvizje horizontale. Me fjalë të tjera, nëse përbërësit e forcave nuk janë të lidhura me njëri-tjetrin, atëherë lëvizjet në drejtimet e boshteve do të jenë të pavarura.

Nxitimi dhe forca

Nëse mbi një trup nuk vepron asnjë forcë, atëherë ai mund të lëvizë vetëm pa nxitim. Përkundrazi, veprimi i një force mbi një trup çon në nxitim, dhe nxitimi i trupit do të jetë më i madh se më shumë fuqi. Sa më shpejt të duam ta vëmë në lëvizje karrocën me ngarkesë, aq më shumë do të na duhet të sforcojmë muskujt. Si rregull, në një trup lëvizës veprojnë dy forca: përshpejtimi - forca tërheqëse dhe frenimi - forca e fërkimit ose rezistenca e ajrit.

Dallimi midis këtyre dy forcave, e ashtuquajtura forca rezultante, mund të drejtohet përgjatë ose kundër lëvizjes. Në rastin e parë, trupi përshpejton lëvizjen e tij, në të dytën ngadalësohet. Nëse këto dy forca që veprojnë në mënyrë të kundërt janë të barabarta me njëra-tjetrën (të balancuara), atëherë trupi lëviz në mënyrë të njëtrajtshme, sikur të mos ketë vepruar fare mbi të.

Si lidhen forca dhe nxitimi që krijon ajo? Përgjigja rezulton të jetë shumë e thjeshtë. Nxitimi është proporcional me forcën:

Do të thotë "në proporcion".)

Por një pyetje tjetër mbetet për t'u zgjidhur: si ndikojnë vetitë e një trupi në aftësinë e tij për të përshpejtuar lëvizjen nën ndikimin e një force të caktuar? Në fund të fundit, është e qartë se e njëjta forcë, duke vepruar në trupa të ndryshëm, u jep atyre përshpejtime të ndryshme.

Përgjigjen e pyetjes së parashtruar do ta gjejmë në rrethanat e jashtëzakonshme që të gjithë trupat bien në Tokë me të njëjtën nxitim. Ky përshpejtim shënohet me shkronjën g. Përshpejtimi në rajonin e Moskës g= 981 cm/s 2.

Vëzhgimi i drejtpërdrejtë, në shikim të parë, nuk konfirmon të njëjtin nxitim për të gjithë trupat. Fakti është se kur trupat bien në kushte normale, përveç gravitetit, ato ndikohen edhe nga një forcë "ndërhyrëse" - rezistenca e ajrit. Dallimi në natyrën e rënies së trupave të lehta dhe të rënda i ngatërroi shumë filozofët e antikitetit. Një copë hekuri bie shpejt, pushi noton në ajër. Një fletë e hapur letre bie ngadalë në Tokë, megjithatë, e palosur në një top, e njëjta fletë bie shumë më shpejt. Fakti që ajri shtrembëron pamjen "e vërtetë" të lëvizjes së një trupi nën ndikimin e Tokës ishte kuptuar tashmë nga grekët e lashtë. Megjithatë, Demokriti mendonte se edhe nëse hiqej ajri, trupat e rëndë do të binin gjithmonë më shpejt se ato të lehta. Por rezistenca e ajrit mund të çojë gjithashtu në të kundërtën - le të themi, një copë letër alumini (e përhapur gjerësisht) do të bjerë më ngadalë se një top i thërrmuar pikërisht nga e njëjta copë fletë metalike.

Meqë ra fjala, teli metalik tani po prodhohet aq i hollë (disa mikronë) sa që noton në ajër si një pendë.

Aristoteli besonte se në një vakum të gjithë trupat duhet të bien në mënyrë të barabartë. Mirëpo, nga ky përfundim spekulativ ai nxori përfundimin paradoksal të mëposhtëm: “rënia trupa të ndryshëm me të njëjtën shpejtësi është aq absurde sa është e qartë pamundësia e ekzistencës së një vakumi.”

ISAAC NEWTON (1643–1727) - një fizikan dhe matematikan i shkëlqyer anglez, një nga shkencëtarët më të mëdhenj në historinë njerëzore. Njutoni formuloi konceptet dhe ligjet bazë të mekanikës, zbuloi ligjin graviteti universal, duke krijuar kështu një pamje fizike të botës që mbeti e paprekur deri në fillim të shekullit të 20-të. Ai zhvilloi një teori të lëvizjes trupat qiellorë, shpjegohet karakteristikat më të rëndësishme lëvizjet e hënës, dhanë një shpjegim të zbaticës dhe rrjedhës së baticave. Në optikë, Njutoni bëri zbulime të jashtëzakonshme që kontribuan në zhvillimin e shpejtë të kësaj dege të fizikës. Njutoni zhvilloi një metodë të fuqishme kërkime matematikore natyra: ai ka nderin të krijojë diferencial dhe llogaritja integrale. Kjo pati një ndikim të madh në të gjithë zhvillimin e mëvonshëm të fizikës dhe kontribuoi në prezantimin e metodat matematikore kërkimore.

Asnjë nga shkencëtarët e lashtë dhe të mesjetës nuk mendoi të provonte në praktikë nëse trupat bien në Tokë me përshpejtime të ndryshme ose identike. Vetëm Galileo, me eksperimentet e tij të jashtëzakonshme (ai studioi lëvizjen e topave përgjatë plan i pjerrët dhe rënia e trupave të hedhur nga maja e kullës së anuar të Pizës) tregoi se të gjithë trupat, pavarësisht nga masa, bien në të njëjtin vend. globit me të njëjtin nxitim. Në ditët e sotme, këto eksperimente mund të demonstrohen lehtësisht duke përdorur një tub të gjatë nga i cili është nxjerrë ajri. Një push dhe një gur bien në një tub të tillë në të njëjtën mënyrë: vetëm një forcë vepron mbi trupat - pesha, rezistenca e ajrit zvogëlohet në zero. Në mungesë të rezistencës së ajrit, rënia e çdo trupi është një lëvizje e përshpejtuar në mënyrë uniforme.

Tani le të kthehemi te pyetja e shtruar më lart. Si varet nga vetitë e tij aftësia e një trupi për të përshpejtuar lëvizjen nën ndikimin e një force të caktuar?

Ligji i Galileos thotë se të gjithë trupat, pavarësisht nga masa e tyre, bien me të njëjtin nxitim; do të thotë masë m kg nën një forcë prej m KG lëviz me nxitim g.

Tani supozoni se ne po flasim për jo për trupat që bien në masë m kg vepron një forcë prej 1 kg. Meqenëse nxitimi është proporcional me forcën, ai do të jetë in m herë më pak g.

Arritëm në përfundimin se përshpejtimi i trupit a për një forcë të caktuar (në shembullin tonë, 1 kg) është në përpjesëtim të zhdrejtë me masën.

Duke kombinuar të dy rezultatet, mund të shkruajmë:

ato. në masë konstante, nxitimi është në përpjesëtim me forcën, dhe me forcë konstante, është në përpjesëtim të zhdrejtë me masën.

Ligji që lidh nxitimin me masën e një trupi dhe forcën që vepron mbi të u zbulua nga anglezët e mëdhenj. shkencëtari Isaac Njuton (1643–1727) dhe mban emrin e tij*6.

Nxitimi është proporcional fuqi vepruese dhe është në përpjesëtim të zhdrejtë me peshën trupore dhe nuk varet nga asnjë veti tjetër e trupit. Nga ligji i Njutonit rezulton se masa është një masë e "inercisë" së një trupi. Me të njëjtat forca është më e vështirë të përshpejtosh trupin masë më të madhe. Shohim se koncepti i masës, me të cilin u njohëm si një sasi "modeste" e përcaktuar nga peshimi në peshore me levë, ka marrë një të re. kuptim i thellë: masa karakterizon vetitë dinamike të një trupi.

Ligjin e Njutonit mund ta shkruajmë kështu:

kF = ma,

Ku k – koeficient konstant. Ky koeficient varet nga njësitë që zgjedhim.

Në vend që të përdorim njësinë e forcës që kishim tashmë (kG), le ta bëjmë ndryshe. Siç përpiqen shpesh të bëjnë fizikanët, le të zgjedhim një njësi të forcës në mënyrë që koeficienti i proporcionalitetit në ligjin e Njutonit të jetë i barabartë me një. Atëherë ligji i Njutonit do të marrë formën e mëposhtme:

F = ma.

Siç kemi thënë tashmë, në fizikë është zakon të matet masa në gram, distanca në centimetra dhe koha në sekonda. Një sistem njësish i bazuar në këto tre sasi themelore quhet Sistemi CGS(shqiptohet "tse-zhe-es") ose në rusisht SGS.

Tani le të zgjedhim, duke përdorur parimin e formuluar më sipër, një njësi të forcës. Natyrisht, një forcë është e barabartë me unitetin nëse i jep një nxitim të barabartë me 1 cm/s 2 në një masë prej 1 g. Një forcë e tillë në këtë sistem quhej dyna.

Sipas ligjit të Njutonit, F = ma, forca shprehet në dynes nëse m gram do të shumëzohet me a cm/s 2 . Prandaj, ata përdorin këtë shënim:

Pesha e trupit zakonisht tregohet me shkronjë P. Forca P i jep trupit përshpejtim g, dhe padyshim në dynes

P = mg.

Por ne kishim tashmë një njësi të forcës - kilogramin (kg). Lidhja midis të reja dhe njësi e vjetër gjejmë menjëherë nga formula e fundit:

1 kilogram (pesha) = 981000 din.

Dina është një forcë shumë e vogël. Është e barabartë me afërsisht një miligram peshë.

Ne kemi përmendur tashmë sistemi i ri njësi (SI), të zhvilluara mjaft kohët e fundit. Emri për njësinë e re të forcës, Newton (N), është mjaft i merituar. Me këtë zgjedhje të njësisë, shkrimi i ligjit të Njutonit do të jetë më i thjeshtë, dhe kjo njësi përcaktohet si më poshtë:

ato. 1 njuton është forca që i jep një nxitim 1 m/s 2 në masën 1 kg.

Nuk është e vështirë ta lidhësh këtë njësi e re me dina dhe me kilogram:

1 njuton = 100,000 dyne = 1/9,8 kg.