En dinámica, las leyes básicas establecidas por Newton prueban la existencia de un marco de referencia inercial. En relación con él, los cuerpos se mueven de manera uniforme y rectilínea o están en reposo. Siempre que no exista influencia de otros órganos, o en el caso de que sea indemnizado. Estas disposiciones son el significado de la primera ley de Newton.
De la historia
La existencia de tal regularidad fue asumida por Galileo. Hizo un experimento con un recipiente en el que una bola de cristal puede rodar más rápido. Si lo suelta, rodará y se detendrá solo cuando llegue al otro borde del recipiente a la misma altura desde la que se bajó. Si toma un bol más largo, el resultado será idéntico.
Si imaginas un recipiente infinitamente largo que no tiene un segundo borde, la bola se moverá con indicadores de velocidad constante, que son rectilíneos y uniformes, durante un tiempo infinito, ya que simplemente no hay otro borde. Si imaginamos un recipiente infinitamente largo que no tiene un segundo borde, la bola se moverá, teniendo una velocidad constante, de forma rectilínea y uniforme un número infinito de veces, ya que el otrosimplemente f alta el borde.
Esta observación permitió al científico darse cuenta de que este es el estado natural de los objetos. El movimiento es tan natural como el descanso. Antes de esto, se creía que cualquier movimiento es causado por la acción de una fuerza.
Investigaciones más recientes
Imaginemos a un paracaidista haciendo un s alto de longitud. ¿Qué fuerzas actúan sobre él? En primer lugar, es la fuerza de la gravedad, que atrae a una persona a la tierra.
En segundo lugar, es la fuerza de la resistencia del aire, que contrarresta la fuerza de la gravedad. Cuando estas dos fuerzas son iguales, el paracaidista cae a una velocidad constante.
Conclusiones de los ejemplos
Se puede decir que una propiedad fundamental se manifiesta en tal marco de referencia. Si consideramos algún cuerpo en él, sobre el cual la fuerza no actúa, o dicha acción está compensada, entonces el cuerpo está en reposo o el movimiento ocurre de manera uniforme, cuando la velocidad es constante en una línea. Las leyes básicas de la dinámica se manifiestan precisamente en el proceso descrito.
Análisis de la segunda ley de Newton
Considere un ciclista sometido a dos fuerzas horizontales:
- pedalando;
- resistencia al aire y fricción.
Cuando estas dos fuerzas son iguales, su acción total es cero. Entonces, de acuerdo con la primera ley de Newton, la bicicleta se mueve de manera recta y uniforme.
¿Qué sucede si el ciclista presiona más los pedales? Entonces F(t) aumentará ycomenzará la aceleración. Si elimina esta fuerza, solo permanecerá la fuerza opuesta de resistencia - F (resistir), lo que hará que el movimiento se ralentice.
Confirmación de la segunda ley de la dinámica
Newton argumentó que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Esto significa que se consideran casos cuando hay una fuerza resultante y no hay equilibrio. F (igual) es la suma de todas las fuerzas aplicadas.
Entonces se deduce que a (aceleración)=F (igual) /m
Se sigue que es la fuerza la que provoca la aceleración, y no al revés. Cuando hay fuerza, también hay aceleración.
Ejemplo
Toma un autobús con una masa de 2000 kg. Hay dos fuerzas que actúan horizontalmente sobre este vehículo:
- empuje del motor;
- resistencia al aire y fricción.
Sea la fuerza de tracción del motor del autobús de 3000 N y la fuerza de arrastre de 2500 N. Para que la aplicación de la segunda ley de Newton sea racional, debe encontrar la fuerza resultante.
F (igual)=500 N a la derecha ya que la fuerza tiene direcciones.
Se deduce que la aceleración es una fuerza dividida por una masa, como habla la dinámica con sus leyes básicas.
Para resolver problemas usando la segunda ley de Newton, es importante determinar exactamente esta fuerza resultante.
Prueba de las leyes de Newton
Considere el ejemplo de la caja. Cuando está sobre la mesa, varias fuerzas actúan sobre este elemento:
- gravedad;
- reacciones de apoyo.
Si empujas la caja hacia la derecha, habrá una fuerza de fricción entre esta y la mesa. Empecemos a calcular la fuerza resultante y la aceleración.
Las fuerzas verticales aquí están equilibradas, compensadas entre sí. La fuerza vertical resultante es cero. Las fuerzas actúan a la derecha ya la izquierda, cuya diferencia muestra la ventaja a la derecha. La aceleración de la caja se puede calcular dividiendo la masa de este objeto por la diferencia en la fuerza.
La revisión de las dos primeras afirmaciones de Newton ayudó a formular la regla de la ley básica de la dinámica del movimiento.
Acerca de la Tercera Ley de Newton
La ley básica de la dinámica en el movimiento de rotación es el hecho de que la acción es igual a la reacción. Cuando un cuerpo atrae o repele a otro, atrae y repele al primero con la misma fuerza.
Imaginemos un automóvil que choca contra una pared a gran velocidad. En este caso, la máquina presiona el espesor de la pared con cierta fuerza. La pared reacciona y realiza un impacto igual sobre el vehículo.
Por lo tanto, cuando un automóvil empuja una pared hacia adelante, esta última empuja al automóvil hacia atrás. El efecto de estas fuerzas es completamente diferente. El muro permanece en la misma posición, y el transporte tiene mucha menos suerte. La razón de este efecto es una diferencia significativa en la masa:
=F/m
La pared tiene poca masa y gran aceleración. Y viceversa, en relación con el coche. Cuando dos cuerpos interactúan, surgen dos fuerzas que deben cumplir los requisitos:
- ser iguales entamaño;
- opuesto en dirección;
- estar unido a diferentes cuerpos;
- tienen la misma naturaleza.
La experiencia del globo
La ley básica de la dinámica corporal se puede ver en el ejemplo de una pelota inflable. Cuando se suelta, la bola empujará el aire fuera de la boquilla, lo que ayuda a empujar hacia adelante. Esta será la demostración de la tercera ley de Newton. Es simple, pero a menudo difícil de aplicar para resolver problemas.
Sobre la dinámica del movimiento de rotación
El conocimiento de la ley básica de la dinámica del cuerpo rígido nos permite considerar los patrones de movimiento de rotación. Para ello, es necesario recordar la solución de los problemas básicos de la mecánica, cuando en cualquier momento es posible indicar la posición de un cuerpo en el espacio con respecto a otros cuerpos.
En este caso estamos hablando de un movimiento unidimensional. Se sabe que existe una especie de movimiento en el que cada punto se mueve a lo largo del eje de rotación.
En este caso, diferentes puntos del cuerpo se mueven a diferentes velocidades a lo largo de diferentes trayectorias. En este caso, el eje y los ángulos de rotación siguen siendo comunes. Teniendo en cuenta el movimiento de rotación, es mejor considerar que el principal problema de la mecánica se resuelve si es posible especificar el ángulo de rotación del cuerpo en cualquier momento.
Esta será la aplicación de la ley básica de la dinámica con respecto a un cuerpo en rotación.
¿Cómo calcular la aceleración de un cuerpo?
La ley básica de la dinámica del movimiento de rotación de un cuerpo requiere la determinación de esas fuerzasque le afectan. Con esta información, puede aplicar la segunda ley de Newton y encontrar la aceleración del cuerpo en cualquier momento.
Conociendo tales datos y aplicando las leyes de la cinemática, puedes encontrar las coordenadas del cuerpo en este momento. Tal es la tecnología para resolver el problema básico de la mecánica. Vamos a reformularlo bajo movimiento de rotación, moviéndolo en dirección opuesta al resultado deseado. Para determinar el valor del ángulo de rotación del cuerpo en cualquier momento, debe recordar la cinemática del movimiento de rotación, que incluye la aceleración angular.
Hay una ecuación para responder a la pregunta de cuál será la aceleración angular.
Para crear una ecuación de este tipo, debe recordar las leyes de la cinemática sobre el movimiento de rotación. Si el tipo de movimiento de traslación se caracteriza por la velocidad, entonces un concepto similar al considerar el movimiento de rotación serán los indicadores de la velocidad angular, una cantidad física que determina cómo se relaciona el ángulo por el cual el cuerpo gira durante un cierto período de tiempo con el tiempo de rotación. esta relación.
La velocidad angular debe multiplicarse por la distancia desde el eje de rotación hasta el punto que nos interesa. El tipo más simple de rotación rotacional es uniforme, cuando el cuerpo gira en los mismos ángulos en el mismo tiempo sin aceleración.
En un cuerpo que gira uniformemente, cada punto tiene su propia velocidad de movimiento. Además, cambia de dirección con indicadores de aceleración centrípeta.
La dirección de esta acción es tangencial al centro del radiocírculos.
Rotación desigual: este es un indicador de la relación con la que cambia la velocidad angular durante un período de tiempo relativo a la duración de este intervalo.
Por lo tanto sigue la ley sobre el cambio en la velocidad angular:
W(t)=Wo+Et
La aceleración de los componentes se puede dirigir no solo a lo largo del radio, sino también a lo largo de la tangente. Es importante tener esto en cuenta al tomar medidas.
Resumir
Según las leyes básicas de la dinámica, un cuerpo realiza un movimiento uniforme y rectilíneo hasta que sobre él actúan otras fuerzas. Si el cuerpo está en reposo, esto continuará hasta que la fuerza empiece a actuar sobre él.
Se deduce que el movimiento es tan natural para el cuerpo como el descanso. Para cambiar este o aquel estado, se debe aplicar cierta fuerza al cuerpo.
El segundo punto de la ley básica de la dinámica dice que la fuerza resultante provoca la aceleración. Si F (igual)=0, entonces el número de aceleración será cero. En este caso, los indicadores de velocidad también serán constantes o cero.
De aquí se sigue que la regla de la primera ley de Newton fluye suavemente hacia la segunda. Para los científicos del siglo XVII, esta evidencia fue el mayor descubrimiento.
Con la ayuda de la tercera ley de Newton, es posible resolver con éxito los problemas de la sección "Dinámica".
