Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Mecanica » Prima lege a lui Newton și echilibrul

Prima lege a lui Newton și echilibrul

postat în: Mecanica 0

Prima lege a lui Newton ne spune despre echilibrul unui sistem, care este starea în care forțele asupra sistemului sunt echilibrate. Revenind la forțele și patinatorii din figura 1, știm că forțele F1 și F2 se combină pentru a forma o forță rezultantă sau forța externă netă: FR = Fnet = F1 + F2. Pentru a crea echilibrul, avem nevoie de o forță de echilibrare care va produce o forță netă de zero. Această forță trebuie să fie egală ca mărime, dar opusă ca direcție cu FR, ceea ce înseamnă că vectorul trebuie să fie −FR. Referindu-ne la patinatorii, pentru care am găsit că FR este 30,0iˆ + 40,0jˆ N, putem determina forța echilibrantă prin simpla găsire a lui −FR = −30,0iˆ − 40,0jˆ N. Vezi diagrama corpului liber din Figura 2(b).

Forțe Fig. 1

Putem scrie prima lege a lui Newton sub formă vectorială:

(5.2)    v = constant când F⃗net = 0 N.

 

Această ecuație spune că o forță netă de zero implică faptul că viteza v a obiectului este constantă. (Cuvântul „constant” poate indica viteza zero.)

Prima lege a lui Newton este înșelător de simplă. Dacă o mașină este în repaus, singurele forțe care acționează asupra mașinii sunt greutatea și forța de contact a pavajului care împinge în sus asupra mașinii (Figura 2). Este ușor de înțeles că este necesară o forță netă diferită de zero pentru a schimba starea de mișcare a mașinii. Pe măsură ce o mașină se mișcă cu viteză constantă, forța de frecare propulsează mașina înainte și se opune forței de tracțiune a acesteia.

Figura 2. O mașină este prezentată (a) parcată și (b) în mișcare cu viteză constantă. Cum se aplică legile lui Newton mașinii parcate? Ce ne spune faptul că mașina se mișcă cu viteză constantă despre forța orizontală netă asupra mașinii?

EXEMPLUL 5.1

Când se aplică prima lege a lui Newton mașinii dvs.?

Legile lui Newton pot fi aplicate tuturor proceselor fizice care implică forță și mișcare, inclusiv ceva la fel de banal precum conducerea unei mașini.

(a) Mașina dvs. este parcata în fața casei dvs. Se aplică prima lege a lui Newton în această situație? De ce da sau de ce nu?

(b) Mașina dumneavoastră se mișcă cu viteză constantă pe stradă. Se aplică prima lege a lui Newton în această situație? De ce da sau de ce nu?

Strategie

În (a), luăm în considerare prima parte a primei legi a lui Newton, care se ocupă de un corp în repaus; în (b), ne uităm la a doua parte a primei legi a lui Newton pentru un corp în mișcare.

Soluţie

a.       Când mașina este parcată, toate forțele asupra mașinii trebuie echilibrate; suma vectorială este 0 N. Astfel, forța netă este zero și se aplică prima lege a lui Newton. Accelerația mașinii este zero, iar în acest caz, viteza este, de asemenea, zero.

b.      Când mașina dumneavoastră se mișcă cu viteză constantă pe stradă, forța netă trebuie să fie, de asemenea, zero, conform primei legi a lui Newton. Forța de frecare a mașinii dintre drum și anvelope se opune forței de rezistență asupra mașinii cu aceeași magnitudine, producând o forță netă de zero. Corpul continuă în starea sa de viteză constantă până când forța netă devine diferită de zero. Realizați că o forță netă de zero înseamnă că un obiect este fie în repaus, fie se mișcă cu viteză constantă, adică nu accelerează. Ce credeți că se întâmplă când mașina accelerează? Explorăm această idee în secțiunea următoare.

Semnificaţie

După cum arată acest exemplu, există două tipuri de echilibru. În (a), mașina este în repaus; spunem că este în echilibru static. În (b), forțele asupra mașinii sunt echilibrate, dar mașina se mișcă; spunem că este în echilibru dinamic. (Examinăm această idee mai detaliat în Echilibrul static și elasticitatea.) Din nou, este posibil ca două (sau mai multe) forțe să acționeze asupra unui obiect, dar ca obiectul să se miște. În plus, o forță netă de zero nu poate produce accelerație.

 

EXERCIȚIUL 5.2

Un parașutist își deschide parașuta și, la scurt timp după aceea, se mișcă cu viteză constantă. (a) Ce forțe acționează asupra lui? (b) Care forță este mai mare?

 

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9,99$34,55 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9,99$34,55 Selectează opțiunile
Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O privire de ansamblu asupra mecanicii clasice, care intenționează să ofere o acoperire a principiilor și tehnicilor fundamentale, un domeniu vechi dar care se află la baza întregii fizicii, și care în ultimii ani a cunoscut o dezvoltare rapidă. Se … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4,99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.

%d blogeri au apreciat: