Zasady dynamiki Newtona określają związki pomiędzy siłami działającymi na ciało i ruchem tego ciała. Pierwsza zasada definiuje pojęcie siły, druga zasada pozwala zmierzyć działanie siły a trzecia głosi, że siła nie może działać w izolacji. Trzy zasady dynamiki zostały sformułowane przez angielskiego fizyka Isaaca Newtona w 1687 roku.
Poniżej znajdziesz najważniejsze informacje o zasadach dynamiki Newtona:
- Pierwsza zasada dynamiki Newtona
- Druga zasada dynamiki Newtona
- Trzecia zasada dynamiki Newtona
- Zastosowanie i ograniczenia
Przygotowujesz się do sprawdzianu?
Więcej zadań z rozwiązaniami znajdziesz w moim ebooku: Dynamika. Testy Sprawdzające oraz w sekcji sekcji: Testy z dynamiki.
1. Pierwsza zasada dynamiki Newtona
Pierwsza zasada dynamiki Newtona: Jeżeli na dane ciało nie działają żadne inne ciała, lub działania innych ciał równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Przykłady zastosowania I zasady dynamiki Newtona:
- krążek uderzony kijem hokejowym porusza się ze stałą prędkością pomimo, że nikt go nie popycha (prędkość będzie stała jeżeli zaniedbamy tarcie)
- piłka rzucona do kosza przez koszykarza porusza się samoistnie pomimo, że koszykarz wypuścił ją z rąk (pozostaje w ruchu a nie działa na nią koszykarz)
- dwie osoby przeciągają linę z tą samą siłą i lina pozostaje w tym samym miejscu (pozostaje w spoczynku ponieważ działania osób się równoważą)
- jabłko leżące na ziemi nie porusza się poziomo bo nikt go nie przesuwa (pozostaje w spoczynku bo nie działa nie niego inne ciało)
I zasada dynamiki nosi też nazwę zasady bezwładności. Bezwładność polega na tym, że aby zmienić stan ciała np. wprawić go w ruch, zatrzymać lub zmienić prędkość musi na niego działać inne ciało pewną siłą. Mówimy, że spośród kilku ciał te ciało ma największą bezwładność, które najtrudniej wprawić w ruch lub zatrzymać, gdy jest w ruchu.
Zadanie
Które sytuacje są przykładami bezwładności ciała?
a) Maszerujący turysta potknął się i upadł do przodu
b) Piłka odbiła się od podłogi
c) Wrzucony do wody kamień opada na dno jeziora
d) Uczeń z pełną szklanką wody gwałtownie zatrzymał się i oblał kolegę
Odpowiedź: Prawidłowe odpowiedzi to a, d.
Wskazówki: W sytuacjach a, d ciało turysty oraz woda bezwładnie kontynuują ruch. Sytuacje b, c nie opisują bezwładności.
Skorzystaj z mojego ebooka Dynamika. Testy Sprawdzające aby zobaczyć zestawy testów dla obu grup wraz z odpowiedziami oraz wskazówkami jak rozwiązać każde zadanie.
- Wymagania nauczyciela na sprawdzian
- Zestawy testów po 18 zadań dla obu grup
- Rozwiązania ze wskazówkami
- Punktacja i ocena wynikowa na sprawdzianie
Godziny porad za jedyne 25 zl – ułamek ceny jednej lekcji korepetycji z nauczycielem i bez wychodzenia z domu. UWAGA: Kup teraz w promocyjnej cenie – 20 zł.
2. Druga zasada dynamiki Newtona
Druga zasada dynamiki Newtona: Jeżeli na ciało działa stała siła wypadkowa, to ciało porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.
F = m ⋅ a
F – siła
a – przyspieszenie
m – masa
Z drugiej zasady wynika, że:
- Jeżeli taka sama siła działa na ciała o różnych masach, to uzyskane przyspieszenia są tym większe, im mniejszą masę ma dane ciało.
- Jeżeli różne siły działają na ciało o pewnej masie, to tym większe jest przyspieszenie, im większa jest wartość siły wypadkowej.
Druga zasada dynamiki pozwala nam zdefiniować jednostkę siły: siła ma wartość 1 N, jeżeli ciało o masie 1 kg uzyskuje pod działaniem tej siły przyspieszenie 1 m/s2.
1 N = 1 kg × 1 m/s2
Zadanie
Siła o wartości 80 N nadaje wózkowi przyspieszenie 4 m/s2. Oblicz masę wózka.
Odpowiedź: 20 kg.
Wskazówki: Ze wzoru na siłę F = am wyprowadź wzór na masę (m = F/a). Podstaw wartości i nie zapomnij o jednostce masy.
Przygotowujesz się do sprawdzianu?
Więcej zadań z rozwiązaniami z dynamiki znajdziesz w sekcji: Testy z dynamiki.
3. Trzecia zasada dynamiki Newtona
Trzecia zasada dynamiki Newtona: Oddziaływanie dwóch ciał jest zawsze wzajemne. Jeżeli jedno ciało działa na drugie pewną siłą, to drugie działa na ciało pierwsze siłą taką samą co do wartości i kierunku, a o zwrocie przeciwnym.
Trzecią zasadę dynamiki Newtona nazywana jest też zasadą akcji i reakcji. Każdej akcji towarzyszy reakcja o tej samej wartości i kierunku, lecz zwrócona przeciwnie.
Przykłady zastosowania III zasady dynamiki Newtona:
- podczas podskoku nogi ucznia wywierają siłę na powierzchnię ziemi a ziemia wywiera taką samą siłę w przeciwnym kierunku (zwrocie), która wyrzuca ucznia w powietrze
- podczas startu rakiety, spalane paliwo wywiera siłę na powierzchnię ziemi a następnie na powietrze i taka sama siła pomaga się jej wznieść wyżej
4. Zastosowanie i ograniczenia zasad dynamiki Newtona
Zasady dynamiki Newtona stworzyły podstawę mechaniki klasycznej. Mają zastosowanie do opisywania większości zjawisk fizycznych za wyjątkiem zjawisk, gdzie ciała mają bardzo małą masę (np. elektrony) lub takich, gdzie ciała poruszają się z prędkością bliską prędkości światła.
Z początkiem XX wieku, szczegółowa teoria względności Alberta Einsteina zastąpiła zasady dynamiki Newtona, pozwalając na opisanie także tych zjawisk.
PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:
Następny temat:
I zasada dynamiki
Pozostałe tematy z działu: DYNAMIKA
Pojęcie siły | Siła wypadkowa | Zasady dynamiki Newtona | Pierwsza zasada dynamiki | Druga zasada dynamiki | Trzecia zasada dynamiki | Siła ciężkości | Opory ruchu: tarcie i opór powietrza | Testy z dynamiki