Zasady dynamiki Newtona
Dynamika to w pewnym sensie kontynuacja kinematyki. Dlaczego mówię kontynuacja? A dlatego, że w kinematyce mówiliśmy o ruchu, obliczaliśmy szybkość, przyspieszenie czy chociażby przebytą drogę. Żeby jednk nastąpił ruch to musimy do ciała przyłożyć siłę. A opisem siły i wpływem siły na ruch zajmuje się dynamika.
O kinematyce sporo już się rozpisywałem na blogu, ale jeszcze więcej na ten temat dowiesz się w moim kursie, lub inaczej mówiąc korepetycjach online z kinematyki. Poniżej podsyłam link do kursów na poziomie studenckim, podstawowym i rozszerzonym:
https://fizyka-kursy.pl/kurs/kinematyka-poziom-studencki
https://fizyka-kursy.pl/kurs/kinematyka-i-ruch-po-okregu-poziom-podstawowy
https://fizyka-kursy.pl/kurs/kinematyka-i-ruch-po-okregu-poziom-rozszerzony
A wracając już do dynamiki to oczywiście opis tej tematyki najlepiej rozpocząć od opisu pierwszej zasady dynamiki
Ta zasada mówi o tym, że jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub przyłożone siły się równoważą to ciało albo pozostaje w spoczynku, albo porusza się ruchem jednostajnym. Wiem, że czasami zrozumienie tej tematyki może być problematyczne, dlatego najlepiej przetłumaczyć to na prosty język. Więc jeszcze raz ale, trochę inaczej.
Posłużę się rysunkami poniżej. Jeżeli do ciała nie jest przyłożona żadna siła to ciało albo wcale się nie porusza albo porusza się ruchem jednostajnym. To, że wcale się nie porusza to idzie zrozumieć, ale dlaczego miałoby się poruszać ruchem jednostajnym?
Wyobraź sobie sytuacje, że jesteś w Kosmosie, a jak wiadomo, tam nie ma żadnych oporów ruchu tzn. nie ma tarcia. Jeśli do jakiegoś ciała na chwilę przyłożymy siłę to wprowadzimy go w ruch, ciało zacznie przyspieszać tak długo jak długo będzie do niego przyłożona siła. Jak już siła przestanie działać to ciało nie będzie już bardziej przyspieszać, ale ze względu na to, że nie ma oporów ruchu, utrzyma uzyskaną szybkość i będzie poruszało się ruchem jednostajnym.
Tak samo mamy, gdy przyłożone siły się równoważą. W takiej sytuacji żadna siła nie ma przewagi nad drugą, tak więc z powodu ich działania ciało ani nie zwalnia, ani nie przyspiesza. Może co najwyżej albo być w spoczynku, albo jeśli miało jakąś szybkość początkową - utrzymywać ją i poruszać się ruchem jednostajnym.
Druga zasada dynamiki
Jeżeli do ciała przyłożymy siłę F to spowoduje ona nadanie przyspieszenia ciału i to przyspieszenie będzie proporcjonalne do wielkości siły tzn. jeśli np. siła wzrośnie 2 razy to przyspieszenie również, jeśli siła wzrośnie 100 razy to przyspieszenie również, itd.
Natomiast przyspieszenie będzie odwrotnie proporcjonalne do masy. Jeśli masa wzrośnie 100 razy to przyspieszenie ciała zmaleje 100 razy. Wartość siły można obliczyć korzystając z następującego wzoru:
F=a*m
Gdzie:
F- wartość siły
a- wartość przyspieszenia
m- masa
Ze względu na to, że siła jest wielkością wektorową to możemy również powyższy wzór przedstawić w sposób wektorowy:
Zapis wektorowy mówi o wartości siły, ale również o zwrocie i kierunku jej działania.
A co się stanie gdy na ciało działa więcej niż jedna siła? Którą wówczas siłę należy podstawić do wzoru? W takiej sytuacji trzeba "zrobić" siłę wypadkową i dopiero tę siłę wypadkową podstawić do wzoru.
Żeby to wytłumaczyć to zerknij na rysunek poniżej. Na ciało działają 2 siły o przeciwnych zwrotach, czyli jedna z sił próbuje przyspieszyć układ, a druga próbuje go zatrzymać. Ta, która przyspiesza jest większa, dlatego finalnie ciało będzie przyspieszało, ale nie aż tak szybko jak gdyby działała sama, bo ta druga go spowalnia. Tak więc siła wypadkowa jaka działa na układ jest równa Fw=5N-3N=2N
Trzecia zasada dynamiki
Jest jeszcze coś takiego jak 3 zasada dynamiki Newtona. Ona mówi o tym, że jeśli na jakieś ciało działamy jakąś siłą to tamto ciało działa na nas siłą o tej samej wartości, ale o przeciwnym zwrocie.
Teraz podam taki drastyczny przykład, ale obrazujący bardzo dobrze właśnie tę zasadę. Jeśli uderzysz kogoś w twarz to oczywiście osobę poszkodowaną będzie to bolało, ale zgodnie z 3 zasadą dynamiki jego twarz będzie działała z dokładnie taką samą siłą na twoją rękę, dlatego Ciebie również będzie to bolało. Generalnie twarz ma więcej receptorów bólu niż ręka, dlatego poszkodowany odczuje to bardziej, nie mniej jednak pod względem siły i na ciebie i na niego będzie działała dokładnie ta sama siła.
Jeśli doczytałeś artykuł do końca to znaczy, że lubisz szukać wiedzy przez Internet. W takim razie mam do ciebie kurs online właśnie z tej tematyki na 3 poziomach: podstawowym, rozszerzonym i studenckim.
Są to nagrania wideo, na których obliczam ogromną ilość zadań z tej tematyki. Na nagraniach tłumaczę wszystko bardzo dokładnie, także po przesłuchaniu takiego kursu wszystko zacznie być zupełnie proste.
https://fizyka-kursy.pl/kurs/dynamika-poziom-podstawowy
https://fizyka-kursy.pl/kurs/dynamika-poziom-rozszerzony
https://fizyka-kursy.pl/kurs/dynamika-poziom-studencki