Fizika kao nauka koja proučava zakone našeg Univerzuma, koristi standardnu metodologiju istraživanja i određeni sistem mjernih jedinica. Jedinica sile se obično naziva N (njutn). Šta je snaga, kako je pronaći i izmjeriti? Istražimo ovaj problem detaljnije.
Zanimljivo iz istorije
Isaac Newton je izvanredan engleski naučnik iz 17. vijeka koji je dao neprocjenjiv doprinos razvoju egzaktnih matematičkih nauka. Upravo je on rodonačelnik klasične fizike. Uspio je da opiše zakone koji upravljaju i ogromnim nebeskim tijelima i malim zrncima pijeska nošenim vjetrom. Jedno od njegovih glavnih otkrića je zakon univerzalne gravitacije i tri osnovna zakona mehanike koji opisuju interakciju tijela u prirodi. Kasnije su drugi naučnici mogli da izvuku zakone trenja, mirovanja i klizanja samo zahvaljujući naučnim otkrićima Isaka Njutna.
Malo teorije
Fizička veličina je dobila ime po naučniku. Njutn je jedinica za snagu. Sama definicija sile može se opisati na sljedeći način: "sila je kvantitativna mjera interakcije između tijela, ili veličina,koji karakteriše stepen intenziteta ili napetosti tela."
Sila se mjeri u njutnima s razlogom. Upravo je ovaj naučnik stvorio tri nepokolebljiva zakona "moći" koji su relevantni do danas. Proučimo ih na primjerima.
Prvi zakon
Za potpuno razumijevanje pitanja: "Šta je njutn?", "Jedinica mjerenja čega?" i "Koje je njegovo fizičko značenje?", vrijedi pažljivo proučiti tri osnovna zakona mehanike.
Prvi kaže da ako na tijelo ne utiču druga tijela, ono će biti u mirovanju. A ako je tijelo bilo u pokretu, onda će u nedostatku bilo kakve akcije na njemu, nastaviti svoje ravnomjerno kretanje u pravoj liniji.
Zamislite da određena knjiga određene mase leži na ravnoj površini stola. Označavajući sve sile koje djeluju na njega, dobivamo da je to sila gravitacije koja je usmjerena okomito prema dolje i sila reakcije oslonca (u ovom slučaju stola), usmjerena okomito prema gore. Budući da obje sile uravnotežuju djelovanje jedne druge, veličina rezultantne sile je nula. Prema prvom Newtonovom zakonu, to je razlog zašto knjiga miruje.
Drugi zakon
Opisuje odnos između sile koja djeluje na tijelo i ubrzanja koje dobiva uslijed primijenjene sile. Isak Njutn je, kada je formulisao ovaj zakon, prvi upotrebio konstantnu vrednost mase kao meru ispoljavanja inercije i inercije tela. Zovu inercijusposobnost ili svojstvo tijela da zadrže svoj prvobitni položaj, odnosno da se odupru vanjskim utjecajima.
Drugi zakon se često opisuje sljedećom formulom: F=am; gdje je F rezultanta svih sila primijenjenih na tijelo, a je ubrzanje koje tijelo primi, a m je masa tijela. Sila je konačno izražena u kgm/s2 . Ovaj izraz se obično označava u njutnima.
Šta je njutn u fizici, koja je definicija ubrzanja i kako je ono povezano sa silom? Na ova pitanja odgovara formula drugog zakona mehanike. Treba shvatiti da ovaj zakon radi samo za ona tijela koja se kreću brzinom mnogo manjom od brzine svjetlosti. Pri brzinama bliskim brzini svjetlosti, djeluju malo drugačiji zakoni, prilagođeni posebnim dijelom fizike o teoriji relativnosti.
Njutnov treći zakon
Ovo je možda najrazumljiviji i najjednostavniji zakon koji opisuje interakciju dvaju tijela. On kaže da sve sile nastaju u parovima, odnosno ako jedno tijelo djeluje na drugo određenom silom, onda drugo tijelo, zauzvrat, također djeluje na prvo jednakom silom.
Sama formulacija zakona od strane naučnika je sljedeća: "…interakcije dva tijela jedno na drugo jednake su jedna drugoj, ali usmjerene u suprotnim smjerovima."
Hajde da shvatimo šta je njutn. U fizici je uobičajeno da se sve razmatra na određenim pojavama, dakleEvo nekoliko primjera koji opisuju zakone mehanike.
- Pitinje vodene ptice poput pataka, riba ili žaba kreću se u ili kroz vodu upravo u interakciji s njom. Treći Njutnov zakon kaže da kada jedno telo deluje na drugo, uvek nastaje protivakcija, koja je po snazi ekvivalentna prvom, ali usmerena u suprotnom smeru. Na osnovu ovoga možemo zaključiti da do kretanja pataka dolazi zbog toga što šapama potiskuju vodu unazad, a same plivaju naprijed zbog odziva vode.
- Vjeverica točak je odličan primjer dokazivanja Njutnovog trećeg zakona. Verovatno svi znaju šta je točak veverice. Ovo je prilično jednostavan dizajn, koji podsjeća i na točak i na bubanj. Postavlja se u kaveze tako da ljubimci poput vjeverica ili ukrasnih pacova mogu trčati okolo. Interakcija dvaju tijela, točka i životinje, uzrokuje pomicanje oba tijela. Štaviše, kada vjeverica trči brzo, točak se okreće velikom brzinom, a kada uspori, točak počinje da se okreće sporije. Ovo još jednom dokazuje da su akcija i protivakcija uvijek jednake jedna drugoj, iako su usmjerene u suprotnim smjerovima.
- Sve što se kreće na našoj planeti kreće se samo zbog "akcije odgovora" Zemlje. Možda se čini čudnim, ali u stvari, kada hodamo, samo ulažemo napor da gurnemo tlo ili bilo koju drugu površinu. I idemo naprijed, jer nas zemlja gura kao odgovor.
Šta je njutn: jedinica mjere ilifizička količina?
Sama definicija "njutna" može se opisati na sljedeći način: "to je jedinica sile". Ali koje je njegovo fizičko značenje? Dakle, na osnovu drugog Newtonovog zakona, ovo je derivirana veličina, koja se definira kao sila koja može promijeniti brzinu tijela mase 1 kg za 1 m/s u samo 1 sekundi. Ispada da je njutn vektorska veličina, odnosno da ima svoj smjer. Kada primenimo silu na objekat, na primer, gurajući vrata, istovremeno postavljamo smer kretanja, koji će, prema drugom zakonu, biti isti kao i smer sile.
Ako pratite formulu, ispada da je 1 Njutn=1 kgm/s 2 . Prilikom rješavanja raznih zadataka u mehanici vrlo je često potrebno njutne pretvoriti u druge veličine. Radi praktičnosti, prilikom pronalaženja određenih vrijednosti, preporučuje se zapamtiti osnovne identitete koji povezuju njutne s drugim jedinicama:
- 1 H=105 dina (dina je jedinica mjere u CGS sistemu);
- 1 N=0,1 kgf (kilogram-sila je jedinica sile u ICSS sistemu);
- 1 H=10 -3 sten bilo koje tijelo težine 1 tona).
Zakon univerzalne gravitacije
Jedno od najvažnijih otkrića naučnika, koje je preokrenulo ideju o našoj planeti, je Newtonov zakon gravitacije (šta je gravitacija, pročitajte u nastavku). Naravno, prije njega je bilo pokušaja da se razotkrije misterija privlačnostiZemlja. Na primjer, Johannes Kepler je bio prvi koji je sugerirao da ne samo da Zemlja ima privlačnu silu, već i sama tijela mogu privući Zemlju.
Međutim, samo je Newton uspio matematički dokazati vezu između gravitacije i zakona kretanja planeta. Nakon mnogih eksperimenata, naučnik je shvatio da u stvari, ne samo da Zemlja privlači objekte k sebi, već se sva tijela privlače jedno prema drugom. Izveo je zakon gravitacije, koji kaže da se bilo koja tijela, uključujući i nebeska tijela, privlače silom jednakom proizvodu G (gravitacijske konstante) i masa oba tijela m1 m 2 podijeljeno sa R2 (kvadrat udaljenosti između tijela).
Svi zakoni i formule koje je izveo Newton omogućili su stvaranje integralnog matematičkog modela, koji se još uvijek koristi u istraživanjima ne samo na površini Zemlje, već i daleko izvan naše planete.
Konverzija jedinice
Prilikom rješavanja problema treba imati na umu standardne SI prefikse, koji se također koriste za "njutnove" mjerne jedinice. Na primjer, u problemima o svemirskim objektima, gdje su mase tijela velike, vrlo je često potrebno pojednostaviti velike vrijednosti na manje. Ako se ispostavi da je rješenje 5000 N, tada će biti prikladnije napisati odgovor u obliku 5 kN (kilonjutona). Takve jedinice su dvije vrste: višestruke i podmultiple. Evo onih koji se najčešće koriste: 102 N=1 hektonjuton (hN); 103 H=1kilonjuton (kN); 106 N=1 meganjuton (MN) i 10-2 N=1 centinjuton (cN); 10-3 N=1 milinjuton (mN); 10-9 N=1 nanonjuton (nN).
