የሰውነት እንቅስቃሴ ህግ፡ ፍቺ፣ ቀመሮች

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

ሁሉም ሰው በህይወቱ ውስጥ ለሚያጋጥሙት የእንቅስቃሴ ዓይነቶች ሁሉ ትኩረት ሰጥቷል። ይሁን እንጂ ማንኛውም የሰውነት መካኒካዊ እንቅስቃሴ ከሁለት ዓይነቶች ወደ አንዱ ይቀንሳል፡ መስመራዊ ወይም ማሽከርከር። በጽሁፉ ውስጥ የአካል እንቅስቃሴ መሰረታዊ ህጎችን አስቡበት።

ስለ ምን አይነት እንቅስቃሴ ነው እየተነጋገርን ያለነው?

በመግቢያው ላይ እንደተገለጸው በክላሲካል ፊዚክስ ውስጥ የሚታሰቡ ሁሉም የሰውነት እንቅስቃሴ ዓይነቶች ከሬክቲላይን አቅጣጫ ወይም ከክብ ቅርጽ ጋር የተያያዙ ናቸው። እነዚህን ሁለቱን በማጣመር ሌላ ማንኛውንም አቅጣጫ ማግኘት ይቻላል። በጽሁፉ ውስጥ ተጨማሪ፣ የሚከተሉት የአካል እንቅስቃሴ ህጎች ግምት ውስጥ ይገባሉ፡

1. ዩኒፎርም በቀጥታ መስመር።
2. በእኩል የተፋጠነ (በተመሳሳይ ቀርፋፋ) በቀጥታ መስመር።
3. ዙሪያውን ዩኒፎርም።
4. በተለምዶ የተፋጠነ በዙሪያው ዙሪያ።
5. በሞላላ መንገድ አንቀሳቅስ።

የዩኒፎርም እንቅስቃሴ፣ ወይም የእረፍት ሁኔታ

ጋሊልዮ ይህንን እንቅስቃሴ ለመጀመሪያ ጊዜ ከሳይንሳዊ እይታ አንፃር ፍላጎት ያደረበት በ16ኛው መጨረሻ - በ17ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ ነው። የሰውነትን የማይነቃነቅ ባህሪያት በማጥናት, እንዲሁም የማጣቀሻ ስርዓት ጽንሰ-ሀሳብን በማስተዋወቅ, የእረፍት እና የእረፍት ሁኔታን ገምቷል.ወጥ እንቅስቃሴ አንድ አይነት ነገር ነው (ሁሉም ነገር የሚወሰነው ፍጥነቱ በሚሰላበት አንፃራዊ እቃ ምርጫ ላይ ነው)።

በመቀጠልም አይዛክ ኒውተን የሰውነት እንቅስቃሴን ባህሪያት የሚቀይሩ የውጭ ኃይሎች በሌሉበት በማንኛውም ጊዜ የሰውነት ፍጥነት የማይለዋወጥ የሆነውን የሰውነት እንቅስቃሴ የመጀመሪያ ህግ ቀረጸ።

የአንድ አካል ዩኒፎርም rectilinear እንቅስቃሴ በጠፈር በሚከተለው ቀመር ይገለጻል፡

s=vt

ሰውነት በጊዜ የሚሸፍነው ርቀት የት ነው፣በፍጥነት ቁ. ይህ ቀላል አገላለጽ በሚከተሉት ቅጾች ተጽፏል (ሁሉም በሚታወቁት መጠኖች ላይ የተመሰረተ ነው):

v=s / t; t=s / v

በቀጥታ መስመር ማፋጠን

በኒውተን ሁለተኛ ህግ መሰረት፣ በሰውነት ላይ የሚሠራ የውጭ ሃይል መኖሩ የኋለኛውን መፋጠን አይቀሬ ነው። ከፍጥነት ትርጉም (የፍጥነት ለውጥ መጠን) የሚከተለውን አገላለጽ ይከተላል፡-

a=v / t ወይም v=at

በሰውነት ላይ የሚሠራው የውጪ ሃይል ቋሚ ከሆነ (ሞጁሉን እና አቅጣጫውን ካልቀየረ) ፍጥነቱም አይቀየርም። የዚህ አይነት እንቅስቃሴ ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ ተብሎ ይጠራል፣እዚያም ማጣደፍ በፍጥነት እና በጊዜ መካከል እንደ ተመጣጣኝ ሁኔታ (ፍጥነት በመስመር ያድጋል)።

ለዚህ እንቅስቃሴ፣ የተጓዘው ርቀት የሚሰላው በጊዜ ሂደት ፍጥነትን በማጣመር ነው። ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ እንቅስቃሴ ላለው መንገድ የሰውነት እንቅስቃሴ ህግ የሚከተለውን ቅጽ ይይዛል፡

s=at² / 2

የዚህ እንቅስቃሴ በጣም የተለመደው ምሳሌ የማንኛውም ነገር ከፍታ ላይ መውደቅ ሲሆን በዚህ ውስጥ የስበት ኃይል ፍጥነት ይሰጠዋል g=9.81 m/s².

Rectilinear የተፋጠነ (ቀርፋፋ) እንቅስቃሴ በመነሻ ፍጥነት

በእውነቱ እኛ የምንናገረው ባለፈው አንቀጾች ውስጥ ስለተገለጹት የሁለቱ የእንቅስቃሴ ዓይነቶች ጥምረት ነው። አንድ ቀላል ሁኔታ በዓይነ ሕሊናህ ይታይህ፡ አንድ መኪና በተወሰነ ፍጥነት v₀ እየነዳ ነበር፣ከዚያ ነጂው ፍሬኑን ነካ እና ተሽከርካሪው ከተወሰነ ጊዜ በኋላ ቆመ። በዚህ ጉዳይ ላይ ያለውን እንቅስቃሴ እንዴት መግለፅ ይቻላል? ለፍጥነት ተግባር፣ አገላለጹ እውነት ነው፡

v=v₀ - at

እዚህ v₀ የመጀመርያው ፍጥነት (መኪናውን ከማቆሚያው በፊት) ነው። የመቀነስ ምልክቱ የሚያመለክተው የውጪው ሃይል (ተንሸራታች ግጭት) ከፍጥነቱ v₀።

ነው።

ባለፈው አንቀፅ ላይ እንዳለው የv(tን ዋና ጊዜ) ከወሰድን የመንገዱን ቀመር እናገኛለን፡

s=v₀ t - at² / 2

ልብ ይበሉ ይህ ቀመር የፍሬን ርቀትን ብቻ ያሰላል። መኪናው በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ሁሉ የተጓዘበትን ርቀት ለማወቅ የሁለት መንገዶች ድምር ማግኘት አለቦት፡ ለዩኒፎርም እና ወጥ በሆነ መልኩ ቀርፋፋ እንቅስቃሴ።

ከላይ በተገለጸው ምሳሌ ነጂው የፍሬን ፔዳሉን ሳይሆን የነዳጅ ፔዳሉን ከተጫነ የ"-" ምልክቱ በቀረቡት ቀመሮች ውስጥ ወደ "+" ይቀየራል።

የክብ እንቅስቃሴ

በክበብ ላይ የሚደረግ ማንኛውም እንቅስቃሴ ሳይፋጠን ሊከሰት አይችልም ምክንያቱም የፍጥነት ሞጁሉን ተጠብቆ ቢቆይም አቅጣጫው ይቀየራል። ከዚህ ለውጥ ጋር የተቆራኘው ፍጥነት ሴንትሪፔታል ይባላል (ይህ ፍጥነት የሰውነትን አቅጣጫ በማጠፍ ወደ ክበብ በመቀየር)። የዚህ ማጣደፍ ሞጁል እንደሚከተለው ይሰላል፡

a_c=v² / r፣ r - ራዲየስ

በዚህ አገላለጽ ፍጥነቱ በሰዓቱ ሊመካ ይችላል፣ ምክንያቱም በክበብ ውስጥ ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ እንቅስቃሴ ሲኖር ነው። በኋለኛው ሁኔታ፣ a_c በፍጥነት ያድጋል (አራት ጥገኝነት)።

የሴንትሪፔታል ማጣደፍ አካልን በክብ ምህዋር ውስጥ ለማቆየት መተግበር ያለበትን ኃይል ይወስናል። ለምሳሌ የመዶሻ ውርወራ ውድድር፣ አትሌቶች ፕሮጀክቱን ከመወርወራቸው በፊት ለማሽከርከር ብዙ ጥረት የሚያደርጉበት ነው።

በቋሚ ፍጥነት በዘንግ ዙሪያ ማሽከርከር

ይህ ዓይነቱ እንቅስቃሴ ከቀዳሚው ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ብቻ መስመራዊ አካላዊ መጠኖችን ሳይሆን የማዕዘን ባህሪያትን በመጠቀም መግለጽ የተለመደ ነው። የሰውነት መዞሪያዊ እንቅስቃሴ ህግ፣ የማዕዘን ፍጥነቱ ሳይለወጥ ሲቀር፣ በሚከተለው መልኩ ይፃፋል፡

L=Iω

እነሆ ኤል እና እኔ የፍጥነት እና የንቃተ ህሊና ጊዜዎች ነን፣ በቅደም ተከተል፣ ω የማዕዘን ፍጥነት ነው፣ እሱም ከመስመር ፍጥነት ጋር በእኩልነት ይዛመዳል፡

v=ωr

እሴቱ ω በሰከንድ ውስጥ ስንት ራዲያን እንደሚዞር ያሳያል። መጠኖች L እና እኔ ተመሳሳይ ነው።ትርጉም፣ ልክ እንደ ሞመንተም እና ክብደት ለ rectilinear እንቅስቃሴ። በዚህ መሠረት ሰውነቱ በጊዜ t የሚዞርበት አንግል θ እንደሚከተለው ይሰላል፡

θ=ωt

የዚህ አይነት እንቅስቃሴ ምሳሌ በመኪና ሞተር ውስጥ ባለው ክራንክ ዘንግ ላይ የሚገኘው የዝንብ መሽከርከር ነው። ፍላይው ምንም አይነት ፍጥነት ለመስጠት በጣም አስቸጋሪ የሆነ ግዙፍ ዲስክ ነው። ለዚህም ምስጋና ይግባውና ከኤንጂኑ ወደ ዊልስ የሚተላለፈው ለስላሳ የቶርኪ ለውጥ ያቀርባል።

በአንድ ዘንግ ዙሪያ ማሽከርከር ከፍጥነት ጋር

የውጭ ሃይል መሽከርከር በሚችል ሲስተም ላይ ከተተገበረ የማዕዘን ፍጥነቱን መጨመር ይጀምራል። ይህ ሁኔታ የሚገለፀው በሚከተለው የአካል እንቅስቃሴ ህግ በመዞሪያው ዘንግ ዙሪያ ነው፡

Fd=Idω / dt

እዚህ F በስርአቱ ላይ የሚተገበር ውጫዊ ኃይል ከመዞሪያው ዘንግ ርቀት d ነው. በቀመር በግራ በኩል ያለው ምርት የግዳጅ ጊዜ ይባላል።

በክበብ ውስጥ ለተፋጠነ እንቅስቃሴ፣ ω በጊዜው የሚወሰን ሆኖ እናገኘዋለን፡

ω=αቲ፣ የት α=Fd / I - angular acceleration

በዚህ አጋጣሚ የማዞሪያው አንግል በጊዜ t ωን በጊዜ ሂደት በማዋሃድ ማለትም፡

ሊታወቅ ይችላል።

θ=αt² / 2

ሰውነቱ አስቀድሞ በተወሰነ ፍጥነት ω₀ የሚሽከረከር ከሆነ፣ እና የውጪው የሃይል ጊዜ Fd መስራት ከጀመረ፣ከዚያም በመስመራዊ መያዣው በማመሳሰል፣ የሚከተሉትን አባባሎች መፃፍ እንችላለን፡

ω=ω₀+ αt;

θ=ω₀ t + αt² / 2

በመሆኑም የውጫዊ የሀይሎች አፍታ መታመም የመፍጠን ምክንያት የመዞሪያ ዘንግ ባለው ስርአት ውስጥ መኖሩ ነው።

ለሙሉነት ሲባል የማዞሪያውን ፍጥነት መቀየር እንደሚቻል እናስተውላለን ω በውጫዊ ኃይሎች እርዳታ ብቻ ሳይሆን በስርዓቱ ውስጣዊ ባህሪያት ለውጥ ምክንያት, በ ውስጥ. በተለይም የንቃተ ህሊናው ጊዜ። ይህ ሁኔታ በበረዶ ላይ የበረዶ ላይ ተንሸራታቾች መዞርን በሚመለከት እያንዳንዱ ሰው ታይቷል. በመቧደን፣ አትሌቶች I በመቀነስ ω ይጨምራሉ፣ በቀላል የአካል እንቅስቃሴ ህግ መሰረት፡

Iω=const

እንቅስቃሴ በሞላላ አቅጣጫ በስርዓተ ፀሐይ ፕላኔቶች ምሳሌ ላይ

እንደምታወቀው ምድራችን እና ሌሎች የስርዓተ-ፀሀይ ፕላኔቶች በኮከባቸው ዙሪያ የሚሽከረከሩት በክበብ ሳይሆን በሞላላ አቅጣጫ ነው። ለመጀመሪያ ጊዜ ታዋቂው ጀርመናዊ ሳይንቲስት ዮሃንስ ኬፕለር በ 17 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ ይህን ሽክርክሪት ለመግለጽ የሂሳብ ህጎችን ቀርጿል. ኬፕለር የፕላኔቶችን እንቅስቃሴ በተመለከተ መምህሩ ታይኮ ብራሄ ባደረገው ጥረት የተመለከተውን ውጤት በመጠቀም ሦስቱን ሕጎቹን አዘጋጀ። እንደሚከተለው ቀርበዋል፡

1. የስርአተ-ፀሀይ ፕላኔቶች በሞላላ ምህዋር ይንቀሳቀሳሉ፣ፀሀይ ከ ellipse መካከል አንዱ ላይ ትገኛለች።
2. ፀሐይን እና ፕላኔቷን የሚያገናኘው ራዲየስ ቬክተር ተመሳሳይ ቦታዎችን በእኩል የጊዜ ልዩነት ይገልፃል። ይህ እውነታ ከማዕዘን ሞመንተም ጥበቃ የመጣ ነው።
3. የጊዜውን ካሬ ብንከፍለውየፕላኔቷ ሞላላ ምህዋር ከፊል-ዋናው ዘንግ ኩብ ላይ አብዮት ፣ ከዚያ የተወሰነ ቋሚ ተገኝቷል ፣ ይህም ለሁሉም የስርዓታችን ፕላኔቶች ተመሳሳይ ነው። በሂሳብ ደረጃ ይህ እንደሚከተለው ተጽፏል፡

T² / a³=C=const

በመቀጠልም አይዛክ ኒውተን እነዚህን የአካል እንቅስቃሴ ህጎች (ፕላኔቶች) በመጠቀም ዝነኛ የሆነውን የዩኒቨርሳል ስበት ወይም የስበት ህግን አዘጋጀ። እሱን በመጠቀም፣ በኬፕለር 3ኛ ህግ ውስጥ ያለው ቋሚ ሲ፡

መሆኑን እናሳያለን።

C=4ፒ² / (GM)

ጂ የስበት ኃይል ሁለንተናዊ ቋሚ እና ኤም የፀሀይ ብዛት የሆነበት።

በማዕከላዊው ኃይል (የስበት ኃይል) ተግባር በሞላላ ምህዋር ላይ ያለው እንቅስቃሴ ወደ መስመራዊ ፍጥነት v በየጊዜው እየተቀየረ መሆኑን ልብ ይበሉ። ከፍተኛው ፕላኔቷ ለኮከቡ በጣም ስትቀርብ እና ቢያንስ ከሱ ርቃ ስትሆን ነው።