የመካኒኮች መሰረታዊ ህጎች - መግለጫ፣ ባህሪያት እና ቀመሮች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በፊዚክስ ውስጥ የተለያዩ አካላት በህዋ ላይ የሚያደርጉት እንቅስቃሴ በልዩ ክፍል - መካኒኮች ይጠናል ። የኋለኛው ደግሞ በተራው በኪነማቲክስ እና ተለዋዋጭነት የተከፋፈለ ነው። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የአካልን የትርጉም እና የማሽከርከር እንቅስቃሴ ተለዋዋጭነት ላይ በማተኮር የፊዚክስን የሜካኒክስ ህጎች እንመለከታለን።

ታሪካዊ ዳራ

አካላት እንዴት እና ለምን እንደሚንቀሳቀሱ ከጥንት ጀምሮ ፈላስፋዎችን እና ሳይንቲስቶችን ይስብ ነበር። ስለዚህ አርስቶትል ነገሮች በህዋ ውስጥ የሚንቀሳቀሱት በእነሱ ላይ አንዳንድ ውጫዊ ተጽእኖ ስላላቸው ብቻ እንደሆነ ያምን ነበር። ይህ ተጽእኖ ከቆመ, አካሉ ወዲያውኑ ይቆማል. ብዙ የጥንት ግሪክ ፈላስፎች የሁሉም አካላት ተፈጥሯዊ ሁኔታ እረፍት እንደሆነ ያምኑ ነበር።

በአዲሱ ዘመን መምጣት ብዙ ሳይንቲስቶች በሜካኒክስ ውስጥ የእንቅስቃሴ ህጎችን ማጥናት ጀመሩ። እንደ Huygens, Hooke እና Galileo ያሉ ስሞችን ልብ ሊባል ይገባል. የኋለኛው ሰው የተፈጥሮ ክስተቶችን ለማጥናት ሳይንሳዊ አቀራረብን አዳበረ እና በእውነቱ ፣የመጀመሪያውን የመካኒክስ ህግ አገኘ ፣ነገር ግን ፣የመጨረሻ ስሙን አልያዘም።

በ1687፣ ሳይንሳዊ ሕትመት ታትሟል፣ ደራሲእንግሊዛዊው አይዛክ ኒውተን። በሳይንሳዊ ስራው በህዋ ውስጥ ያሉ የሰውነት እንቅስቃሴ መሰረታዊ ህጎችን በግልፅ ቀርፆ ከአለም አቀፍ የስበት ህግ ጋር በመሆን መካኒኮችን ብቻ ሳይሆን የሁሉም ዘመናዊ ክላሲካል ፊዚክስ መሰረት ሆነዋል።

ስለ ኒውተን ህጎች

እነሱም የጥንታዊ መካኒኮች ህጎች ይባላሉ፣ከአንፃራዊነት በተቃራኒ፣የእነሱ ልጥፍ የተቀመጡት በ20ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በአልበርት አንስታይን ነው። በመጀመሪያው ላይ, ሙሉው የፊዚክስ ቅርንጫፍ የተመሰረተባቸው ሶስት ዋና ህጎች ብቻ ናቸው. እነሱም እንደዚህ ይባላሉ፡

1. የማይነቃነቅ ህግ።
2. በኃይል እና በማፋጠን መካከል ያለው የግንኙነት ህግ።
3. የድርጊት እና ምላሽ ህግ።

እነዚህ ሶስት ህጎች ለምን ዋናዎቹ ሆኑ? ቀላል ነው, ማንኛውም የሜካኒክስ ቀመር ከነሱ ሊወጣ ይችላል, ሆኖም ግን, ምንም ዓይነት የንድፈ ሃሳብ መርህ ወደ አንዳቸውም አይመራም. እነዚህ ህጎች ከብዙ ምልከታዎች እና ሙከራዎች ብቻ ይከተላሉ። የእነሱ ትክክለኛነት የሚረጋገጠው በእነሱ እርዳታ የተለያዩ ችግሮችን በተግባር ለመፍታት በተገኘው ትንበያ አስተማማኝነት ነው።

Inertia ህግ

በመካኒኮች የኒውተን የመጀመሪያ ህግ ማንኛውም አካል በሱ ላይ ውጫዊ ተጽእኖ በሌለበት ጊዜ የእረፍት ሁኔታን ወይም የተስተካከለ እንቅስቃሴን በማንኛውም የማይነቃነቅ የማጣቀሻ ማዕቀፍ ውስጥ ይይዛል ይላል።

ይህን ህግ ለመረዳት የሪፖርት ማቅረቢያ ስርዓቱን መረዳት አለበት። የተገለጸውን ህግ የሚያረካ ከሆነ ብቻ የማይነቃነቅ ይባላል. በሌላ አገላለጽ, በ inertial ሥርዓት ውስጥ የለምበተመልካቾች ዘንድ የሚሰማቸው ምናባዊ ኃይሎች አሉ። ለምሳሌ አንድ ወጥ በሆነ መንገድ የሚንቀሳቀስ እና ቀጥታ መስመር ላይ የሚንቀሳቀስ ስርዓት የማይነቃነቅ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። በአንጻሩ በአንድ ዘንግ ላይ ወጥ በሆነ መልኩ የሚሽከረከር ስርዓት በውስጡ ሃሳዊ ሴንትሪፉጋል ሃይል በመኖሩ ምክንያት ኢንተርያል አይሆንም።

የእንቅፋት ህግ የንቅናቄው ባህሪ የሚቀየርበትን ምክንያት ያስቀምጣል። ይህ ምክንያት የውጭ ኃይል መኖሩ ነው. ብዙ ኃይሎች በሰውነት ላይ ሊሠሩ እንደሚችሉ ልብ ይበሉ. በዚህ ሁኔታ, በቬክተር ህግ መሰረት መጨመር አለባቸው, የተገኘው ኃይል ከዜሮ ጋር እኩል ከሆነ, ከዚያም አካሉ አንድ አይነት እንቅስቃሴውን ይቀጥላል. በተጨማሪም በክላሲካል ሜካኒኮች ውስጥ የአንድ አካል ወጥ የሆነ እንቅስቃሴ እና የእረፍት ሁኔታው መካከል ምንም ልዩነት እንደሌለው መረዳት ያስፈልጋል።

የኒውተን ሁለተኛ ህግ

የሰውነት እንቅስቃሴን ባህሪ የሚቀይርበት ምክንያት በላዩ ላይ የሚተገበር ውጫዊ ዜሮ ያልሆነ ሃይል መኖሩ ነው ይላል። በእርግጥ, ይህ ህግ የቀደመው አንድ ቀጣይ ነው. የሂሳብ መግለጫው እንደሚከተለው ነው፡

FN=ma‐.

እዚህ፣ የብዛቱ a a ፍጥነት የፍጥነት ቬክተር ለውጥን መጠን የሚገልፅ ማጣደፍ ነው፣ m የሰውነት የማይነቃነቅ ክብደት ነው። m ሁል ጊዜ ከዜሮ የሚበልጥ በመሆኑ ሃይሉ እና የፍጥነት ፍጥነቱ ወደ አንድ አቅጣጫ ያመለክታሉ።

የታሰበው ህግ በመካኒኮች ውስጥ ለሚታዩ እጅግ በጣም ብዙ ክስተቶች ተፈፃሚነት ይኖረዋል፣ ለምሳሌ የነጻ መውደቅ ሂደትን መግለጫ፣ ከመኪና ፍጥነት ጋር መንቀሳቀስ፣ በተጠመደ አውሮፕላን ላይ ባር መንሸራተት፣ መወዛወዝ የፔንዱለም ፣የፀደይ ሚዛኖች ውጥረት እና ወዘተ. ዋናው የዳይናሚክስ ህግ ነው ለማለት አያስደፍርም።

ሞመንተም እና ሞመንተም

ወደ ኒውተን ሳይንሳዊ ስራ በቀጥታ ከዞሩ ሳይንቲስቱ ራሱ የሁለተኛውን የሜካኒክስ ህግ በተለየ መንገድ እንደቀረጸ ማየት ትችላለህ፡

Fdt=dp፣ የት p=mv.

እሴቱ p ሞመንተም ይባላል። ብዙዎች በስህተት የአካል ግፊት ብለው ይጠሩታል። የእንቅስቃሴው መጠን ከሰውነት ክብደት እና ከፍጥነቱ ምርት ጋር እኩል የሆነ የኢነርጂ-ኢነርጂ ባህሪ ነው።

ግፊቱን በተወሰነ እሴት ቀይር dp ሊደረግ የሚችለው በጊዜ ክፍተት ውስጥ F በሰውነት ላይ በሚሰራ ውጫዊ ኃይል ብቻ ነው dt. የአንድ ሃይል ውጤት እና የሚፈጀው ጊዜ የሚቆይበት ጊዜ የሃይል ግፊት ወይም በቀላሉ ግፊት ይባላል።

ሁለት አካላት ሲጋጩ የግጭት ሃይል በመካከላቸው ይሠራል፣ይህም የእያንዳንዱን አካል ፍጥነት ይለውጣል፣ነገር ግን ይህ ሃይል በጥናት ላይ ያሉ የሁለት አካላት ስርዓትን በተመለከተ ውስጣዊ ስለሆነ ለውጥ አያመጣም። በስርዓቱ አጠቃላይ ፍጥነት. ይህ እውነታ የፍጥነት ጥበቃ ህግ ይባላል።

በፍጥነት ያሽከርክሩ

በኒውተን የተቀመረው የሜካኒክስ ህግ በማሽከርከር እንቅስቃሴ ላይ ከተተገበረ የሚከተለው አገላለጽ ይገኛል፡

M=Iα.

እዚህ M - angular momentum - ይህ በሲስተሙ ውስጥ የማዞር ሃይል ያለውን አቅም የሚያሳይ እሴት ነው። የኃይሉ ጊዜ የሚሰላው እንደ የቬክተር ኃይል ውጤት እና ራዲየስ ቬክተር ከዘንጉ ወደ ሚመራው ነው.የማመልከቻ ነጥብ. የ I ብዛቱ የ inertia ጊዜ ነው። ልክ እንደ ሃይል ጊዜ, እሱ የሚወሰነው በሚሽከረከርበት ስርዓት መለኪያዎች ላይ ነው ፣ በተለይም ከዘንግ ጋር በተዛመደ የሰውነት ብዛት በጂኦሜትሪክ ስርጭት ላይ። በመጨረሻም እሴቱ α የማዕዘን ፍጥነት መጨመር ሲሆን ይህም የማዕዘን ፍጥነት ምን ያህል ራዲያን በሰከንድ እንደሚቀየር ለማወቅ ያስችላል።

የተፃፈውን እኩልታ በጥንቃቄ ከተመለከቱ እና በእሴቶቹ እና አመላካቾች መካከል ከሁለተኛው የኒውቶኒያ ህግ ጋር ተመሳሳይነት ካወጡት ሙሉ ማንነታቸውን እናገኛለን።

የድርጊት እና ምላሽ ህግ

ሦስተኛውን የመካኒክስ ህግ ማጤን ለእኛ ይቀራል። የመጀመሪያዎቹ ሁለቱ፣ አንድ መንገድ ወይም ሌላ፣ በኒውተን ቀዳሚዎች የተነደፉ ከሆነ፣ እና ሳይንቲስቱ ራሱ የሚስማማ የሂሳብ ቅርጽ ብቻ ከሰጣቸው፣ ሦስተኛው ሕግ የታላቁ እንግሊዛዊ መነሻ መነሻ ነው። ስለዚህ፣ እንዲህ ይላል፡- ሁለት አካላት በኃይል ከተገናኙ፣ በመካከላቸው የሚንቀሳቀሱ ኃይሎች በመጠን እና በአቅጣጫ ተቃራኒዎች እኩል ናቸው። በይበልጥ ባጭሩ ማንኛውም ድርጊት ምላሽ ያስከትላል ማለት እንችላለን።

F₁₂ǹ=-F₂₁.

እዚህ F₁₂እና እና F₂₁እኔ - ከ1ኛው አካል ወደ 2ኛ እና ከሁለተኛው ጎን የሚሰራ። በቅደም ተከተል ወደ 1 ኛ ጥንካሬ።

ይህን ህግ የሚያረጋግጡ ብዙ ምሳሌዎች አሉ። ለምሳሌ, በመዝለል ጊዜ, አንድ ሰው ከምድር ገጽ ይገለብጣል, የኋለኛው ደግሞ ወደ ላይ ይገፋዋል. መራመጃን በእግር መራመድ እና የመዋኛ ገንዳውን ግድግዳ መግፋት ተመሳሳይ ነው። ሌላ ምሳሌ, እጅዎን በጠረጴዛው ላይ ከጫኑ, ከዚያ በተቃራኒው ይሰማል.የሰንጠረዡ ተፅእኖ በእጁ ላይ, እሱም የድጋፍ ምላሽ ኃይል ይባላል.

በኒውተን ሶስተኛ ህግ አተገባበር ላይ ችግሮችን በሚፈታበት ጊዜ አንድ ሰው የተግባር ሃይሉ እና የግብረ-መልስ ሃይሉ በተለያዩ አካላት ላይ እንደሚተገበር መዘንጋት የለበትም፣ስለዚህ የተለያዩ ፍጥነቶችን ይሰጣቸዋል።