De Newton's eerste wet, ook wel bekend als de wet van traagheid, Het werd voor het eerst voorgesteld door Isaac Newton, een Engelse natuurkundige, wiskundige, filosoof, theoloog, uitvinder en alchemist. Deze wet stelt het volgende vast: "Als een object niet aan enige kracht wordt blootgesteld, of als de krachten die erop werken elkaar opheffen, dan zal het met constante snelheid in een rechte lijn blijven bewegen. "
In deze verklaring is het sleutelwoord om door te gaan. Als aan de voorwaarden van de wet is voldaan, zal het object zijn beweging voortzetten zoals het was. Tenzij een ongebalanceerde kracht verschijnt en de bewegingstoestand verandert.
Dit betekent dat als het object in rust is, het zal blijven rusten, behalve als een kracht het uit die toestand haalt. Het betekent ook dat als een object met een vaste snelheid in een rechte richting beweegt, het op die manier zal blijven bewegen. Het zal alleen veranderen wanneer een externe agent er kracht op uitoefent en zijn snelheid verandert..
Artikel index
Isaac Newton werd geboren in Woolsthorpe Manor (Verenigd Koninkrijk) op 4 januari 1643 en stierf in 1727 in Londen..
De exacte datum waarop Sir Isaac Newton zijn drie wetten van dynamica ontdekte, inclusief de eerste wet, is niet met zekerheid bekend. Maar het is bekend dat het lang duurde voordat het beroemde boek werd gepubliceerd Wiskundige principes van natuurlijke filosofie, 5 juli 1687.
Het woordenboek van de Koninklijke Spaanse Academie definieert het woord inertie als volgt:
Eigendom van lichamen om hun staat van rust of beweging te behouden, zo niet door de werking van een kracht.
Deze term wordt ook gebruikt om te bevestigen dat elke situatie ongewijzigd blijft omdat er geen moeite is gedaan om deze te bereiken, daarom heeft het woord traagheid soms de connotatie van routine of luiheid..
Vóór Newton waren de overheersende ideeën die van de grote Griekse filosoof Aristoteles, die beweerde dat een object om in beweging te blijven, er een kracht op moet inwerken. Als de kracht ophoudt, zal de beweging dat ook doen. Zo is het niet, maar zelfs vandaag de dag denken velen van wel.
Galileo Galilei, een briljante Italiaanse astronoom en natuurkundige die leefde tussen 1564 en 1642, experimenteerde en analyseerde de beweging van lichamen.
Een van de waarnemingen van Galileo was dat een lichaam dat met een bepaalde initiële impuls over een glad en gepolijst oppervlak glijdt, er langer over doet om te stoppen en een grotere verplaatsing in een rechte lijn heeft, omdat de wrijving tussen het lichaam en het oppervlak minder is..
Het is duidelijk dat Galileo het idee van traagheid hanteerde, maar hij kwam niet om een zo nauwkeurig bewering te formuleren als Newton..
Hieronder stellen we enkele eenvoudige experimenten voor, die de lezer kan uitvoeren en de resultaten kan bevestigen. De waarnemingen zullen ook worden geanalyseerd volgens de aristotelische visie op beweging en de visie van Newton..
Een kist wordt op de vloer voortgestuwd en vervolgens wordt de aandrijfkracht opgehangen. We zien dat de doos een kort pad aflegt totdat hij stopt.
Laten we het vorige experiment en het resultaat ervan interpreteren, in het kader van de theorieën vóór Newton en vervolgens volgens de eerste wet.
In het aristotelische visioen was de verklaring heel duidelijk: de doos stopte omdat de kracht die hem bewoog was opgeheven.
In de Newtoniaanse visie kan de kist op de vloer / grond niet verder bewegen met de snelheid die hij had op het moment dat de kracht werd opgehangen, omdat er tussen de vloer en de kist een ongebalanceerde kracht is, waardoor de snelheid afneemt tot de doos stopt. Het gaat om de wrijvingskracht.
In dit experiment werd niet voldaan aan de premissen van de eerste wet van Newton, dus stopte de doos.
Wederom is het de bak op de grond / begane grond. Bij deze gelegenheid wordt de kracht op de doos gehandhaafd, zodanig dat deze de wrijvingskracht compenseert of in evenwicht houdt. Dit gebeurt wanneer we de doos met constante snelheid en in een rechte richting laten volgen.
Dit experiment is niet in tegenspraak met de aristotelische visie op beweging: de doos beweegt met constante snelheid omdat er een kracht op wordt uitgeoefend.
Het is ook niet in tegenspraak met de benadering van Newton, aangezien alle krachten die op de doos inwerken in evenwicht zijn. Laten we kijken:
Ook in verticale richting worden de krachten gebalanceerd, omdat het gewicht van de kist, dat is een kracht die verticaal naar beneden wijst, exact wordt gecompenseerd door de contact- (of normaal) kracht die de grond verticaal naar boven op de kist uitoefent..
Overigens is het gewicht van de doos te wijten aan de aantrekkingskracht van de aarde.
We gaan verder met de doos die op de grond rust. In verticale richting zijn de krachten gebalanceerd, dat wil zeggen, de netto verticale kracht is nul. Het zou zeker heel verrassend zijn als de doos naar boven schoof. Maar in horizontale richting is er wrijvingskracht.
Om aan de premisse van de eerste wet van Newton te voldoen, moeten we wrijving tot het minimum beperken. Dit kunnen we bij benadering bereiken als we op zoek gaan naar een zeer glad oppervlak waarop we siliconenolie spuiten.
Omdat siliconenolie de wrijving tot bijna nul reduceert, zal deze bak, wanneer hij horizontaal wordt gegooid, zijn snelheid en richting lang behouden..
Het is hetzelfde fenomeen dat optreedt bij een schaatser op een ijsbaan, of bij de ijshockey-puck wanneer ze uit zichzelf worden voortbewogen en losgelaten..
In de beschreven situaties, waarin de wrijving bijna tot nul wordt gereduceerd, is de resulterende kracht praktisch nul en behoudt het object zijn snelheid, volgens de eerste wet van Newton..
In de Aristotelische visie kon dit niet gebeuren, omdat volgens deze naïeve theorie beweging alleen optreedt als er een netto kracht op het bewegende object staat..
Massa is een fysieke hoeveelheid die de hoeveelheid materie aangeeft die een lichaam of object bevat.
Massa is dan een intrinsieke eigenschap van materie. Maar materie bestaat uit atomen, die massa hebben. De massa van het atoom is geconcentreerd in de kern. Het zijn de protonen en neutronen van de kern die praktisch de massa van het atoom en de materie bepalen..
Massa wordt over het algemeen gemeten in kilogram (kg), het is de basiseenheid van het internationale systeem van eenheden (SI).
Het prototype of referentie van kg is een platina- en iridiumcilinder die wordt bewaard in het International Office of Weights and Measures in Sèvres in Frankrijk, hoewel het in 2018 werd gekoppeld aan de constante van Planck en de nieuwe definitie van kracht wordt vanaf 20 mei, 2019.
Welnu, het komt voor dat traagheid en massa gerelateerd zijn. Hoe groter de massa, hoe groter de traagheid van een object. Het is veel moeilijker of duurder in termen van energie om de bewegingstoestand van een zwaarder object te veranderen dan een minder zwaar object..
Het kost bijvoorbeeld veel meer kracht en veel meer werk om een kist van één ton (1000 kg) uit rust te tillen dan een kist van één kilogram (1 kg). Daarom wordt er vaak gezegd dat de eerste meer traagheid heeft dan de tweede.
Vanwege de relatie tussen traagheid en massa, realiseerde Newton zich dat snelheid alleen niet representatief is voor de staat van beweging. Daarom definieerde hij een hoeveelheid die bekend staat als momentum of momentum die wordt aangeduid met de letter p y is het product van de massa m voor snelheid v
p m v
De vetgedrukte in de p en in de v geven aan dat het fysieke vectorgrootheden zijn, dat wil zeggen dat het grootheden zijn met grootte, richting en gevoel.
In plaats daarvan de massa m is een scalaire grootheid, waaraan een getal is toegewezen dat groter dan of gelijk aan nul kan zijn, maar nooit negatief. Tot dusver is er in het bekende universum geen object van negatieve massa gevonden..
Newton nam zijn verbeeldingskracht en abstractie tot het uiterste en definieerde de roeping gratis deeltje. Een deeltje is een materieel punt. Dat wil zeggen, het is als een wiskundig punt maar met massa:
Een vrij deeltje is dat deeltje dat zo geïsoleerd is, zo ver van een ander object in het universum dat niets er enige interactie of kracht op kan uitoefenen.
Later ging Newton verder met het definiëren van de traagheidsreferentiesystemen, die de systemen zullen zijn waarop zijn drie bewegingswetten van toepassing zijn. Hier zijn de definities volgens deze concepten:
Elk coördinatensysteem dat aan een vrij deeltje is bevestigd of dat met een constante snelheid ten opzichte van het vrije deeltje beweegt, zal een traagheidsreferentiesysteem zijn.
Als een deeltje vrij is, heeft het een constant momentum ten opzichte van een traagheidsreferentieframe.
Een hockeypuck van 160 gram gaat met 3 km / u de ijsbaan op. Vind je momentum.
De massa van de schijf in kilogram is: m = 0,160 kg.
Snelheid in meters over seconde: v = (3 / 3,6) m / s = 0,8333 m / s
De hoeveelheid beweging of momentum p wordt als volgt berekend: p = m * v = 0,1333 kg * m / s,
De wrijving in de voorste schijf wordt als nul beschouwd, dus het momentum blijft behouden zolang niets het rechte verloop van de schijf verandert. Het is echter bekend dat er twee krachten op de schijf werken: het gewicht van de schijf en de contact- of normaalkracht die de vloer erop uitoefent..
Bereken de waarde van de normaalkracht in newton en zijn richting.
Omdat het momentum behouden blijft, moet de resulterende kracht op de hockeypuck nul zijn. Het gewicht wijst verticaal naar beneden en is geldig: P = m * g = 0,16 kg * 9,81 m / s²
De normaalkracht moet noodzakelijkerwijs het gewicht compenseren, dus het moet verticaal naar boven wijzen en de grootte zal 1,57 N zijn.
Voorbeelden van de wet van Newton in het echte leven.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.