Kodėl daiktai juda?
Trumpas atsakymas: Objektai juda, kai juos stumia arba traukia jėga. Tokios jėgos kaip stūmimas, traukimas, gravitacija ir trintis keičia objekto judėjimą, priversdamos jį pradėti, sustoti, pagreitėti, sulėtinti judėjimą arba pakeisti kryptį.
Paprasčiau tariant
Jėga yra stūmimas arba traukimas. Nejudantys objektai lieka nejudantys, nebent juos veikia jėga. Judantys objektai juda toliau, nebent jėga pakeičia tą judėjimą.
Ši idėja vadinama inercija – polinkiu priešintis pokyčiams. Kai jėgos yra nesubalansuotos, jos sukelia pagreitį, o tai reiškia greičio arba krypties pokyčius. Gravitacija traukia objektus link Žemės jų neliesdama.
Trintis ir oro pasipriešinimas yra jėgos, kurios lėtina judančius objektus. Pokyčio dydis priklauso nuo jėgos stiprumo ir objekto masės (medžiagos). Mokslas: Niutono dėsniai paaiškina šias idėjas.
(Daugiau informacijos rasite kitame skyriuje.)
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: pirmasis ir antrasis Niutono judėjimo dėsniai (inercija ir F = ma).
Pirmasis Niutono dėsnis teigia, kad objektas ir toliau veiks tai, ką daro – stovės vietoje arba judės tiesiai – nebent jį veiks grynoji (bendroji) jėga. Ši tendencija priešintis pokyčiams vadinama inercija. Antrasis Niutono dėsnis pateikia formulę: pagreitis (kaip greitai keičiasi judėjimas) lygus grynajai jėgai, padalytai iš masės, dažnai rašoma kaip F = ma.
Tai reiškia, kad didesnė jėga sukuria didesnį pagreitį, bet didesnė masė sukuria mažesnį pagreitį, esant tai pačiai jėgai. Objektus veikia tokios jėgos kaip gravitacija, trintis ir rankų ar variklių stūmimas. Kai kurios jėgos liečia objektą (kontaktinės jėgos), o kai kurios – ne, pavyzdžiui, gravitacija (nesusisiekimo jėga).
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai išbandė šias idėjas atlikdami eksperimentus, tokius kaip objektų ridenimas lygiomis plokštumomis, objektų numetimas ir judėjimo matavimas laikmačiais bei jutikliais. Pakartotiniai matavimai rodo, kad pagreitis kinta priklausomai nuo jėgos ir masės, kaip prognozuoja F = ma . Šie dėsniai yra pagrindinės taisyklės, naudojamos inžinerijoje ir kasdieniame projektavime judėjimui numatyti.
Kasdieniai pavyzdžiai
- Futbolo kamuolys juda, nes jūsų koja veikia jėgą, kai jį spardote.
- Automobilis lėtėja, kai paspaudžiate stabdžius, nes trintis tarp stabdžių ir kelio sumažina jo judėjimą.
- Obuolys krenta nuo medžio, nes gravitacija jį traukia link Žemės.
- Raketa pakyla, nes variklio trauka ją stumia aukštyn greičiau nei gravitacija traukia žemyn.
Praktinis bandymas
Lenktyniniai žaisliniai automobiliai
Sauga: Laikykite rampą stabilią ir stebėkite, ar nuo stalų nenurieda automobiliai.
Priemonės
- du maži žaisliniai automobiliai
- rampa arba knygų rinkinys kaip nuolydis
- liniuotė
- chronometras (arba telefono laikmatis)
Žingsniai
- Nustatykite rampą taip, kad ji švelniai leistųsi nuo stalo iki grindų.
- Išmatuokite tą pačią pradinę liniją kiekvienam automobiliui rampos viršuje.
- Paleiskite vieną automobilį nestumdami ir išmatuokite, kiek laiko jis pasiekia apačią.
- Pridėkite nedidelį svorį (pvz., monetą) prie vieno automobilio ir pakartokite važiavimą.
- Palyginkite laikus ir stebėkite, kuris automobilis greičiau įsibėgėja. Ką tai rodo: Eksperimentas leidžia pamatyti, kaip masė ir jėgos veikia pagreitį.
Svarbūs žodžiai
- Jėga: stūmimas arba traukimas, galintis pakeisti judėjimą.
- Inercija: objekto pasipriešinimas jo judėjimo pokyčiams.
- Masė: materijos kiekis objekte; didesnė masė reiškia didesnę inerciją.
- Pagreitis: objekto greičio arba krypties pokytis.
- Trintis: jėga, kuri priešinasi judėjimui, kai du paviršiai liečiasi.
Trumpi klausimai
Kodėl objektai juda toliau, jei jų niekas nestumia?
Jie juda toliau dėl inercijos; be nesubalansuotos jėgos, tokios kaip trintis, kuri juos sustabdytų, jie atlieka tą patį judesį.
Ar sunkesnis objektas krenta greičiau nei lengvesnis?
Laisvai krisdami be oro, jie krenta tuo pačiu greičiu; oro pasipriešinimas gali sulėtinti lengvesnių objektų kritimą .
Ar jėga yra tas pats, kas greitis?
Ne. Greitis yra tai, kaip greitai kažkas juda. Jėga yra tai, kas gali pakeisti tą greitį arba kryptį.