Zasady dynamiki Newtona – czyli jak fizyka rządzi naszym światem!
Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego jak coś kopniesz, to to leci, ale jak nie kopniesz, to zostaje w miejscu? Jeśli nie, to gratuluję – jesteś na prostej drodze do zostania geniuszem Newtona! Dziś bierzemy na tapet zasady dynamiki Newtona, które sprawią, że poczujesz się, jakbyś odkrywał tajemnice wszechświata... albo przynajmniej to, dlaczego niektóre rzeczy ruszają się szybciej niż inne.
Czym w ogóle jest ta cała dynamika?
Dynamika to taka bardziej "mięsista" wersja kinematyki. Dlaczego? Bo kinematyka to tylko gadka o ruchu – jak szybko, jak długo, gdzie, kiedy. Ale żeby w ogóle coś zaczęło się ruszać, musimy to najpierw "kopnąć", czyli zadziałać na to siłą. I tu właśnie wkracza dynamika z całym swoim arsenałem zasad!
Pierwsza zasada dynamiki – co się nie rusza, to nie rusza... chyba że!
Siła i ruch – czyli dlaczego rzeczy czasem stoją w miejscu?
Pierwsza zasada dynamiki mówi nam: "Nie dotykasz? Nie ruszasz? No to nie ma ruchu!". Ale, ale – jest haczyk! Jeśli na ciało nie działają żadne siły, to albo stoi w miejscu, albo... rusza się ruchem jednostajnym. Dlaczego? Wyobraź sobie, że jesteś w kosmosie – bez grawitacji, bez tarcia, bez ruchu drogowego (no może poza satelitami). Kiedy raz pchniesz jakiś obiekt, będzie on sunął przed siebie jak maratończyk na prostej – bez zwalniania, bez przyspieszania. Magia fizyki!
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 – Im więcej siły, tym większe przyspieszenie!
Siła, masa i przyspieszenie – to jest trio marzeń!
Druga zasada dynamiki mówi nam, że im większą siłę włożysz w coś (F), tym większe przyspieszenie (a) to coś osiągnie, pod warunkiem, że masa (m) pozostaje ta sama. Przykład z życia? No weź rower – jak lekko naciskasz na pedały, to sobie jedziesz jak na spacerku, ale jak zaczniesz je deptać jak szalony, to pędzisz jak na wyścigach!
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.
Zasada wektorowa – matematyczne „hokus-pokus”
Dla fanów matematyki: mamy tu wektorowy zapis wzoru
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, gdy sił jest więcej? Zabawna potyczka sił!
Siła wypadkowa – czyli kto wygra w przeciąganiu liny?
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 – kto daje, ten bierze!
Każda akcja wywołuje reakcję – a twarz boli tak samo jak ręka
Teraz trochę o karmie... fizycznej. Jeśli walisz pięścią w ścianę, to zgodnie z trzecią zasadą dynamiki ściana też "wali" w twoją rękę. A, że ściana nie ma rąk, to nie oznacza, że nie czuje – twoje kości poczują to bardzo dobrze! Ta zasada działa zawsze i wszędzie: im mocniej uderzysz, tym mocniej odczujesz.
Wersja uliczna – lekcja, jak NIE uderzać!
Jeśli kiedykolwiek przyjdzie Ci do głowy uderzyć kogoś (czego nie polecamy!), pamiętaj, że jego twarz działa z dokładnie taką samą siłą na twoją rękę. Boli? No właśnie – Newton wiedział, co mówi!
Zakończenie – Dynamika w praktyce
Zostań mistrzem dynamiki i nie daj się zaskoczyć siłom!
Jeśli przebrnąłeś przez ten tekst i nadal masz ochotę więcej, to gratulacje! Dynamika to prawdziwa sztuka kontrolowania ruchu, a Ty jesteś na najlepszej drodze, by zostać mistrzem. Jeśli jednak jeszcze coś Ci umknęło, nie martw się! Przygotowałem dla Ciebie pełen kurs, gdzie zrozumiesz każdy aspekt dynamiki, od podstaw aż po poziom studencki!
Sprawdź moje kursy online:
