Physik als Wissenschaft, die die Gesetze unseres Universums untersucht, verwendet eine Standardforschungsmethodik und ein bestimmtes System von Maßeinheiten. Die Einheit der Kraft wird allgemein als N (Newton) bezeichnet. Was ist Stärke, wie findet und misst man sie? Sehen wir uns dieses Problem genauer an.
Interessant aus der Geschichte
Isaac Newton ist ein herausragender englischer Wissenschaftler des 17. Jahrhunderts, der einen unschätzbaren Beitrag zur Entwicklung der exakten mathematischen Wissenschaften geleistet hat. Er ist der Urvater der klassischen Physik. Es gelang ihm, die Gesetze zu beschreiben, die sowohl riesige Himmelskörper als auch kleine Sandkörner beherrschen, die vom Wind davongetragen werden. Eine seiner wichtigsten Entdeckungen ist das Gesetz der universellen Gravitation und die drei Grundgesetze der Mechanik, die die Wechselwirkung von Körpern in der Natur beschreiben. Später konnten andere Wissenschaftler die Gesetze von Reibung, Ruhe und Gleiten nur dank der wissenschaftlichen Entdeckungen von Isaac Newton ableiten.
Ein bisschen Theorie
Eine physikalische Größe wurde nach einem Wissenschaftler benannt. Newton ist eine Einheit der Kraft. Die eigentliche Definition von Kraft kann wie folgt beschrieben werden: „Kraft ist ein quantitatives Maß für die Wechselwirkung zwischen Körpern oder eine Größe,die den Grad der Intensität oder Anspannung von Körpern charakterisiert."
Kraft wird nicht ohne Grund in Newton gemessen. Dieser Wissenschaftler war es, der drei unerschütterliche „Macht“-Gesetze schuf, die bis heute relevant sind. Lassen Sie uns sie anhand von Beispielen untersuchen.
Erstes Gesetz
Zum vollständigen Verständnis der Fragen: "Was ist ein Newton?", "Die Maßeinheit von was?" und "Was ist ihre physikalische Bedeutung?", lohnt es sich, die drei Grundgesetze der Mechanik genau zu studieren.
Die erste besagt, dass der Körper in Ruhe ist, wenn er nicht von anderen Körpern beeinflusst wird. Und wenn der Körper in Bewegung war, dann wird er seine gleichförmige Bewegung in einer geraden Linie fortsetzen, wenn keine Aktion darauf erfolgt.
Stellen Sie sich vor, dass ein bestimmtes Buch mit einer bestimmten Masse auf einer ebenen Tischfläche liegt. Wenn wir alle darauf wirkenden Kräfte bezeichnen, erh alten wir, dass dies die senkrecht nach unten gerichtete Schwerkraft und die senkrecht nach oben gerichtete Reaktionskraft des Trägers (in diesem Fall des Tisches) ist. Da sich beide Kräfte gegenseitig ausgleichen, ist die Größe der resultierenden Kraft Null. Nach Newtons erstem Gesetz ist dies der Grund, warum das Buch ruht.
Zweites Gesetz
Sie beschreibt das Verhältnis zwischen der Kraft, die auf einen Körper wirkt, und der Beschleunigung, die er aufgrund der aufgebrachten Kraft erhält. Isaac Newton verwendete bei der Formulierung dieses Gesetzes als erster den konstanten Wert der Masse als Maß für die Manifestation von Trägheit und Trägheit eines Körpers. Sie nennen Trägheitdie Fähigkeit oder Eigenschaft von Körpern, ihre ursprüngliche Lage beizubeh alten, also äußeren Einflüssen zu widerstehen.
Der zweite Hauptsatz wird oft durch die folgende Formel beschrieben: F=am; wobei F die Resultierende aller auf den Körper wirkenden Kräfte ist, a die vom Körper aufgenommene Beschleunigung ist und m die Masse des Körpers ist. Die Kraft wird letztlich in kgm/s2 ausgedrückt. Dieser Ausdruck wird üblicherweise in Newton angegeben.
Was ist ein Newton in der Physik, was ist die Definition von Beschleunigung und wie hängt sie mit Kraft zusammen? Diese Fragen werden durch die Formel des zweiten Hauptsatzes der Mechanik beantwortet. Es versteht sich, dass dieses Gesetz nur für solche Körper gilt, die sich mit viel geringerer Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit gelten etwas andere Gesetze, die von einem speziellen Abschnitt der Physik über die Relativitätstheorie angepasst wurden.
Drittes Newtonsches Gesetz
Dies ist vielleicht das verständlichste und einfachste Gesetz, das die Wechselwirkung zweier Körper beschreibt. Er sagt, dass alle Kräfte paarweise auftreten, d.h. wenn ein Körper mit einer bestimmten Kraft auf einen anderen wirkt, dann wirkt auch der zweite Körper mit gleicher Kraft auf den ersten.
Schon der Gesetzeswortlaut der Wissenschaftler lautet: "… die Wechselwirkungen zweier Körper aufeinander sind gleich, aber gegenläufig."
Lassen Sie uns herausfinden, was ein Newton ist. In der Physik ist es daher üblich, alles an bestimmten Phänomenen zu betrachtenHier sind einige Beispiele, die die Gesetze der Mechanik beschreiben.
- Wasservögel wie Enten, Fische oder Frösche bewegen sich im oder durch das Wasser, indem sie genau mit ihm interagieren. Newtons drittes Gesetz besagt, dass bei der Einwirkung eines Körpers auf einen anderen immer eine Gegenwirkung entsteht, die der Stärke des ersten entspricht, aber in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Daraus können wir schließen, dass die Bewegung von Enten darauf zurückzuführen ist, dass sie das Wasser mit ihren Pfoten zurückdrücken und aufgrund der Reaktion des Wassers selbst vorwärts schwimmen.
- Das Eichhörnchenrad ist ein hervorragendes Beispiel für den Beweis von Newtons drittem Gesetz. Jeder weiß wahrscheinlich, was ein Eichhörnchenrad ist. Dies ist ein ziemlich einfaches Design, das sowohl an ein Rad als auch an eine Trommel erinnert. Es wird in Käfigen installiert, damit Haustiere wie Eichhörnchen oder Zierratten herumlaufen können. Das Zusammenspiel zweier Körper, des Rades und des Tieres, bringt beide Körper in Bewegung. Wenn das Eichhörnchen schnell läuft, dreht sich das Rad außerdem mit hoher Geschwindigkeit, und wenn es langsamer wird, beginnt sich das Rad langsamer zu drehen. Dies beweist einmal mehr, dass Aktion und Gegenaktion einander immer gleich sind, obwohl sie in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind.
- Alles, was sich auf unserem Planeten bewegt, bewegt sich nur aufgrund der "Reaktionsaktion" der Erde. Es mag seltsam erscheinen, aber tatsächlich strengen wir uns beim Gehen nur an, um den Boden oder eine andere Oberfläche zu stoßen. Und wir bewegen uns vorwärts, weil die Erde uns als Antwort antreibt.
Was ist ein Newton: eine Maßeinheit bzwphysikalische Größe?
Die eigentliche Definition von "Newton" kann wie folgt beschrieben werden: "es ist eine Einheit der Kraft". Aber was ist seine physikalische Bedeutung? Basierend auf dem zweiten Newtonschen Gesetz ist dies also eine abgeleitete Größe, die als eine Kraft definiert ist, die in der Lage ist, die Geschwindigkeit eines Körpers mit einer Masse von 1 kg in nur 1 Sekunde um 1 m / s zu ändern. Es stellt sich heraus, dass das Newton eine Vektorgröße ist, das heißt, es hat seine eigene Richtung. Wenn wir eine Kraft auf ein Objekt ausüben, zum Beispiel eine Tür aufstoßen, legen wir gleichzeitig die Bewegungsrichtung fest, die nach dem zweiten Hauptsatz mit der Richtung der Kraft identisch ist.
Wenn Sie der Formel folgen, stellt sich heraus, dass 1 Newton=1 kgm/s 2 ist. Bei der Lösung verschiedener Probleme in der Mechanik ist es sehr oft notwendig, Newton in andere Größen umzurechnen. Der Einfachheit halber wird empfohlen, sich beim Auffinden bestimmter Werte die grundlegenden Identitäten zu merken, die Newton mit anderen Einheiten verbinden:
- 1 H=105 dyne (dyna ist eine Maßeinheit im CGS-System);
- 1 N=0,1 kgf (Kilogram-force ist eine Krafteinheit im ICSS-System);
- 1 H=10 -3 sten jeder Körper mit einem Gewicht von 1 Tonne).
Das Gesetz der universellen Gravitation
Eine der wichtigsten Entdeckungen des Wissenschaftlers, die die Idee unseres Planeten umdrehte, ist Newtons Gravitationsgesetz (was Gravitation ist, lesen Sie weiter unten). Natürlich gab es vor ihm Versuche, das Geheimnis der Anziehung zu lüftenErde. Zum Beispiel war Johannes Kepler der Erste, der darauf hinwies, dass nicht nur die Erde eine Anziehungskraft hat, sondern auch die Körper selbst in der Lage sind, die Erde anzuziehen.
Allerdings gelang es nur Newton, die Beziehung zwischen der Schwerkraft und dem Gesetz der Planetenbewegung mathematisch zu beweisen. Nach vielen Experimenten erkannte der Wissenschaftler, dass nicht nur die Erde Objekte an sich zieht, sondern alle Körper sich gegenseitig anziehen. Er leitete das Gravitationsgesetz ab, das besagt, dass alle Körper, einschließlich Himmelskörper, mit einer Kraft angezogen werden, die gleich dem Produkt aus G (Gravitationskonstante) und den Massen beider Körper ist m1 m 2 dividiert durch R2 (das Quadrat der Entfernung zwischen den Körpern).
Alle von Newton abgeleiteten Gesetze und Formeln ermöglichten die Erstellung eines integralen mathematischen Modells, das bis heute nicht nur auf der Erdoberfläche, sondern weit über unseren Planeten hinaus in der Forschung verwendet wird.
Einheitenumrechnung
Beachten Sie beim Lösen von Problemen die Standard-SI-Präfixe, die auch für "newtonsche" Maßeinheiten verwendet werden. Beispielsweise ist es bei Problemen mit Weltraumobjekten, bei denen die Massen von Körpern groß sind, sehr oft notwendig, große Werte zu kleineren zu vereinfachen. Wenn sich herausstellt, dass die Lösung 5000 N beträgt, ist es bequemer, die Antwort in Form von 5 kN (Kilonewton) zu schreiben. Es gibt zwei Arten solcher Einheiten: Vielfache und Teiler. Hier sind die am häufigsten verwendeten: 102 N=1 HectoNewton (hN); 103 H=1Kilonewton (kN); 106 N=1 Meganewton (MN) und 10-2 N=1 CentiNewton (cN); 10-3 N=1 Millinewton (mN); 10-9 N=1 Nanonewton (nN).
