Txoj kev tshawb fawb ntawm ntuj tshwm sim los ntawm kev sim tsuas yog ua tau yog tias txhua theem tau pom: kev soj ntsuam, kev xav, kev sim, kev xav. Kev soj ntsuam yuav nthuav tawm thiab sib piv qhov tseeb, qhov kev xav ua rau nws muaj peev xwm muab lawv cov lus piav qhia txog kev tshawb fawb uas xav tau kev sim kev pom zoo. Kev soj ntsuam ntawm kev txav ntawm lub cev coj mus rau qhov kev txiav txim siab nthuav: kev hloov pauv ntawm lub cev nrawm tsuas yog ua tau raws li kev cuam tshuam ntawm lwm lub cev.
Piv txwv li, yog tias koj khiav nrawm nrawm, tom qab ntawd koj tsuas yog yuav tsum rub lub railing (hloov cov kev taw qhia ntawm kev txav), lossis nres (hloov tus nqi nrawm) kom tsis txhob sib tsoo nrog cov opposite phab ntsa.
Kev soj ntsuam ntawm cov xwm txheej zoo sib xws tau ua rau tsim ib ceg ntawm physics uas kawm txog qhov ua rau muaj kev hloov pauv ntawm lub cev nrawm lossis lawv deformation.
Dynamics Basics
Dynamics raug hu los teb cov lus nug txog lub cim nco txog vim li cas lub cev lub cev txav mus rau hauv ib txoj kev lossis lwm qhov lossis yog so.
Xav txog lub xeev so. Raws li lub tswv yim ntawm kev sib raug zoo ntawm kev txav, peb tuaj yeem xaus: tsis muaj thiab tsis tuaj yeem ua lub cev tsis muaj zog. Ib qhoib yam khoom, ua motionless nrog kev hwm rau ib lub cev siv, txav mus rau lwm qhov. Piv txwv li, ib phau ntawv dag ntawm ib lub rooj yog motionless txheeb ze rau lub rooj, tab sis yog hais tias peb xav txog nws txoj hauj lwm nyob rau hauv relation mus rau ib tug neeg dhau mus, peb kos ib tug natural xaus: phau ntawv yog tsiv.
Yog li ntawd, txoj cai ntawm kev txav ntawm lub cev yog suav tias yog nyob rau hauv inertial thav duab ntawm kev siv. Dab tsi yog?
Inertial thav duab ntawm kev siv yog hu ua, uas lub cev nyob ntawm so lossis ua haujlwm zoo ib yam thiab rectilinear, yog tias tsis muaj kev cuam tshuam ntawm lwm yam khoom lossis khoom ntawm nws.
Hauv qhov piv txwv saum toj no, tus ncej ntawm kev siv cuam tshuam nrog lub rooj tuaj yeem hu ua inertial. Ib tug neeg tsiv mus nyob ib puag ncig thiab nyob rau hauv txoj kab ncaj nraim tuaj yeem ua tus ncej ntawm kev siv rau ISO. Yog tias nws txoj kev txav mus nrawm, ces nws tsis tuaj yeem koom nrog cov inertial CO nrog nws.
Qhov tseeb, xws li cov txheej txheem tuaj yeem cuam tshuam nrog lub cev ruaj khov rau saum npoo ntawm lub ntiaj teb. Txawm li cas los xij, lub ntiaj teb nws tus kheej tsis tuaj yeem ua lub cev siv rau IFR, vim nws tig ib ncig ntawm nws tus kheej axis. Lub cev ntawm qhov chaw muaj centripetal acceleration.
Lub zog yog dab tsi?
Qhov tshwm sim ntawm inertia ncaj qha cuam tshuam rau ISO. Nco ntsoov yuav ua li cas yog tias lub tsheb txav nrawm nrawm? Cov neeg caij tsheb raug xwm txheej thaum lawv taug kev mus ntxiv. Nws tuaj yeem nres los ntawm lub rooj zaum pem hauv ntej lossis siv lub rooj zaum. Cov txheej txheem no tau piav qhia los ntawm inertia ntawm tus neeg caij tsheb. Puas yog?
Inertia yog qhov tshwm sim uas xav tias yuav khaws ciatas li ceev ntawm lub cev nyob rau hauv tsis muaj kev cuam tshuam ntawm lwm lub cev ntawm nws. Tus neeg caij tsheb yog nyob rau ntawm txoj siv sia lossis lub rooj zaum. Qhov tshwm sim ntawm inertia tsis pom ntawm no.
Qhov kev piav qhia nyob rau hauv cov cuab yeej ntawm lub cev, thiab, raws li nws, nws tsis tuaj yeem hloov qhov ceev ntawm ib yam khoom tam sim ntawd. Qhov no yog inertia. Piv txwv li, qhov inertness ntawm mercury nyob rau hauv tus pas ntsuas kub ua rau nws muaj peev xwm txo tau lub bar yog tias peb co tus pas ntsuas kub.
ntsuas qhov inertia yog hu ua qhov loj ntawm lub cev. Thaum sib cuam tshuam, qhov nrawm hloov nrawm dua rau lub cev uas muaj qhov hnyav. Kev sib tsoo ntawm lub tsheb nrog lub pob zeb ua vaj tse rau tom kawg ua tiav yuav luag tsis muaj kab. Lub tsheb feem ntau ua rau muaj kev hloov pauv tsis tau: kev hloov ceev, kev deformation tseem ceeb tshwm sim. Nws hloov tawm hais tias lub inertia ntawm lub pob zeb phab ntsa ho ntau tshaj lub inertia ntawm lub tsheb.
Puas muaj peev xwm ua tau raws li qhov tshwm sim ntawm inertia hauv qhov xwm txheej? Qhov xwm txheej nyob rau hauv uas lub cev tsis muaj kev sib cuam tshuam nrog lwm lub cev yog qhov chaw sib sib zog nqus, nyob rau hauv uas lub dav hlau txav nrog cov cav tov. Tab sis txawm nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, lub sij hawm gravitational yog tam sim no.
Basic quantities
Kev kawm dynamics ntawm qib kev sim muaj kev sim nrog kev ntsuas ntawm lub cev kom muaj nuj nqis. Qhov nthuav tshaj plaws:
- acceleration raws li kev ntsuas ntawm qhov ceev ntawm kev hloov ntawm lub cev ceev; xaiv nws nrog tsab ntawv a, ntsuas hauv m/s2;
- mas raws li kev ntsuas ntawm inertia; cim nrog tsab ntawv m, ntsuas hauv kg;
- quab yuam raws li kev ntsuas ntawm kev sib koom ua ke ntawm lub cev; feem ntau txhais los ntawm tsab ntawv F, ntsuas hauv N (newtons).
Kev sib raug zoo ntawm cov khoom notau teeb tsa hauv peb tus qauv, muab los ntawm tus kws tshaj lij Askiv physicist. Newton txoj cai yog tsim los piav qhia qhov nyuaj ntawm kev sib cuam tshuam ntawm ntau lub cev. Raws li cov txheej txheem uas tswj lawv. Nws yog cov ntsiab lus ntawm "acceleration", "force", "mass" uas Newton txoj cai txuas nrog kev sib raug zoo lej. Wb sim saib seb nws txhais li cas.
Qhov kev txiav txim ntawm tsuas yog ib qho quab yuam yog qhov tshwm sim tshwj xeeb. Piv txwv li, ib qho khoom siv satellite orbiting lub ntiaj teb tsuas yog cuam tshuam los ntawm lub ntiajteb txawj nqus.
Resultant
Kev ua ntawm ntau lub zog tuaj yeem hloov tau los ntawm ib lub zog.
Tus lej geometric ntawm lub zog ua rau lub cev hu ua qhov tshwm sim.
Peb tab tom tham txog cov lej geometric, txij li lub zog yog vector kom muaj nuj nqis, uas nyob ntawm qhov tsis yog ntawm daim ntawv thov, tab sis kuj yog nyob ntawm kev coj ua.
Piv txwv li, yog tias koj xav tau txav lub khaub ncaws loj, koj tuaj yeem caw phooj ywg. Ua ke peb ua tiav qhov kev xav tau. Tab sis koj tsuas tuaj yeem caw ib tus neeg muaj zog heev. Nws txoj kev siv zog yog sib npaug rau kev ua ntawm txhua tus phooj ywg. Lub zog siv los ntawm tus phab ej tuaj yeem hu ua qhov tshwm sim.
Newton txoj cai ntawm kev txav yog tsim los ntawm lub hauv paus ntawm lub tswvyim ntawm "tsim".
Law of inertia
Pib kawm Newton txoj cai nrog qhov tshwm sim feem ntau. Thawj txoj cai feem ntau yog hu ua txoj cai ntawm inertia, txij li nws tsim qhov ua rau lub cev tsis sib xws lossis lub xeev ntawm lub cev.
Lub cev txav mus ib yam thiab rectilinearly lossisso yog tias tsis muaj kev quab yuam ua rau nws, lossis qhov kev txiav txim no raug them.
Nws tuaj yeem sib cav tias qhov tshwm sim hauv qhov no yog sib npaug rau xoom. Nyob rau hauv lub xeev no yog, piv txwv li, ib lub tsheb tsiv ntawm ib tug ceev ceev ntawm ib tug ncaj seem ntawm txoj kev. Qhov kev txiav txim ntawm lub zog ntawm attraction yog compensated los ntawm cov tshuaj tiv thaiv quab yuam ntawm kev txhawb nqa, thiab lub zog thrust ntawm lub cav yog sib npaug ntawm tus nqi kiag li rau lub zog ntawm kev tawm tsam.
Lub chandelier so ntawm lub qab nthab, raws li lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog them los ntawm kev nro ntawm nws fixtures.
Tsuas yog cov quab yuam uas siv rau ib lub cev tuaj yeem them rov qab.
Newton txoj cai thib ob
Cia peb mus ntxiv. Cov laj thawj uas ua rau muaj kev hloov pauv ntawm lub cev nrawm yog suav tias yog Newton txoj cai thib ob. Nws tham dab tsi?
Qhov tshwm sim ntawm lub zog ua rau lub cev txhais tau tias yog cov khoom ntawm lub cev qhov hnyav thiab qhov nrawm tau txais los ntawm kev ua ntawm cov rog.
2 Newton txoj cai (formula: F=ma), hmoov tsis, tsis tsim kom muaj kev sib raug zoo ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm kinematics thiab dynamics. Nws tsis tuaj yeem txheeb xyuas qhov ua rau lub cev nrawm.
Cia peb tsim nws txawv: qhov nrawm tau txais los ntawm lub cev yog ncaj qha proportional rau lub zog tshwm sim thiab inversely proportional rau qhov loj ntawm lub cev.
Yog li, nws tuaj yeem tsim tau tias qhov kev hloov pauv ntawm qhov nrawm tsuas yog nyob ntawm lub zog siv rau nws thiab qhov loj ntawm lub cev.
2 Newton txoj cai, cov qauv uas yuav ua tau raws li hauv qab no: a=F / m, yog suav tias yog qhov tseem ceeb hauv daim ntawv vector, vim nws ua rau nws ua tau.tsim kev sib txuas ntawm ceg ntawm physics. Ntawm no, a yog qhov nrawm nrawm ntawm lub cev, F yog qhov tshwm sim ntawm lub zog, m yog qhov loj ntawm lub cev.
Lub nrawm nrawm ntawm lub tsheb tuaj yeem ua tau yog tias lub zog traction ntawm lub cav tshaj qhov quab yuam ntawm kev tawm tsam rau kev txav. Thaum lub thrust nce, yog li ntawd acceleration. Cov tsheb thauj khoom tau nruab nrog lub tshuab muaj zog, vim tias lawv qhov hnyav ntau dua li qhov loj ntawm cov neeg caij tsheb.
Fireballs tsim los rau kev sib tw high-speed yog lightened nyob rau hauv ib txoj kev uas qhov tsawg kawg nkaus tsim nyog qhov chaw yog txuas rau lawv, thiab lub cav fais fab yog nce mus rau qhov txwv tau. Ib qho ntawm cov yam ntxwv tseem ceeb tshaj plaws ntawm kev ua si tsheb yog lub sijhawm nrawm rau 100 km / h. Lub sijhawm luv luv ntawm lub sijhawm no, qhov zoo dua qhov ceev ntawm lub tsheb.
Txoj cai ntawm kev sib cuam tshuam
Newton txoj cai, raws li lub zog ntawm qhov xwm txheej, hais tias txhua qhov kev sib cuam tshuam yog nrog los ntawm qhov tshwm sim ntawm ob lub zog. Yog hais tias lub pob hangs rau ntawm ib tug xov, ces nws paub nws qhov kev txiav txim. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, cov xov tseem stretched nyob rau hauv lub pob.
Qhov kev tsim ntawm qhov thib peb tsis tu ncua ua tiav Newton txoj cai. Hauv luv, nws suab zoo li no: qhov kev txiav txim sib npaug. Qhov no txhais li cas?
Lub zog uas lub cev ua rau ib leeg yog sib npaug ntawm qhov loj, rov qab rau hauv kev coj thiab coj raws txoj kab txuas rau nruab nrab ntawm lub cev. Interestingly, lawv tsis tuaj yeem hu ua kev them nyiaj, vim lawv ua rau lub cev sib txawv.
Kev cai lij choj
Qhov teeb meem "Nes thiab lub laub" nto moo tuaj yeem ua rau tsis meej pem. Tus nees harnessed rau lub wagon hais tias txav nwslos ntawm qhov chaw. Raws li Newton txoj cai thib peb, ob yam khoom no ua rau ib leeg muaj zog sib npaug, tab sis hauv kev xyaum tus nees tuaj yeem txav tau lub laub, uas tsis haum rau hauv lub hauv paus ntawm tus qauv.
Qhov kev daws tau pom yog tias peb suav tias qhov system ntawm lub cev tsis raug kaw. Txoj kev muaj nws cov nyhuv rau ob lub cev. Qhov kev sib txhuam zoo li qub ua rau ntawm tus nees lub hooves tshaj qhov sib txhuam quab yuam ntawm lub laub log. Tom qab tag nrho, lub sijhawm ntawm kev txav mus los pib nrog kev sim txav lub wagon. Yog hais tias txoj hauj lwm hloov, ces tus nees nyob rau hauv tsis muaj xwm txheej yuav txav los ntawm nws qhov chaw. Nws hooves yuav plam ntawm txoj kev thiab yuav tsis muaj zog.
Nyob rau hauv me nyuam yaus, slewing ib leeg, txhua tus tuaj yeem ntsib tus qauv zoo li no. Yog ob tug los yog peb tug me nyuam zaum ntawm lub sled, ces kev siv zog ntawm ib tug me nyuam yeej tsis txaus txav lawv.
Lub caij nplooj zeeg ntawm lub cev ntawm lub ntiaj teb, piav qhia los ntawm Aristotle ("Txhua lub cev paub nws qhov chaw") tuaj yeem tsis lees paub los ntawm cov lus saum toj no. Ib yam khoom txav mus rau lub ntiaj teb nyob rau hauv lub zog ntawm tib lub zog thaum lub ntiaj teb txav mus rau nws. Muab piv rau lawv qhov tsis sib xws (qhov loj ntawm lub ntiaj teb yog ntau dua li qhov loj ntawm lub cev), raws li Newton txoj cai thib ob, peb lees tias qhov acceleration ntawm ib yam khoom yog ntau zaus ntau dua li qhov acceleration ntawm lub ntiaj teb. Peb tab tom soj ntsuam kev hloov pauv ntawm lub cev ceev, lub ntiaj teb tsis txav ntawm nws lub orbit.
txwv kev siv
Niaj hnub physics tsis tsis lees paub Newton txoj cai, tab sis tsuas yog tsim cov kev txwv ntawm lawv qhov kev siv tau. Txog thaum pib ntawm lub xyoo pua 20th, physicists tsis muaj qhov tsis ntseeg tias cov kev cai no piav qhia txhua yam tshwm sim.
1, 2, 3 lawNewton nthuav qhia tag nrho cov laj thawj ntawm tus cwj pwm ntawm lub cev macroscopic. Kev txav ntawm cov khoom uas tsis muaj qhov nrawm tau piav qhia tag nrho los ntawm cov postulates.
Kev sim piav qhia raws li lawv lub hauv paus kev txav ntawm lub cev nrog lub nrawm ze rau qhov nrawm ntawm lub teeb yog qhov ua tsis tiav. Kev hloov pauv tag nrho hauv cov khoom ntawm qhov chaw thiab lub sijhawm ntawm cov nrawm no tsis tso cai rau kev siv Newtonian dynamics. Tsis tas li ntawd, cov kev cai lij choj hloov lawv daim ntawv nyob rau hauv non-inertial FRs. Rau lawv daim ntawv thov, lub tswv yim ntawm inertial quab yuam yog qhia.
Newton txoj cai tuaj yeem piav qhia txog kev txav ntawm lub cev astronomical, cov cai rau lawv qhov chaw thiab kev sib cuam tshuam. Txoj cai ntawm universal gravitation yog qhia rau lub hom phiaj no. Nws yog tsis yooj yim sua kom pom qhov tshwm sim ntawm attraction ntawm lub cev me me, vim hais tias lub zog yog scanty.
kev sib hlub
Muaj ib zaj dab neeg raws li qhov uas Mr. Newton, uas tau zaum hauv lub vaj thiab saib lub caij nplooj zeeg ntawm txiv apples, muaj lub tswv yim zoo: piav qhia txog kev txav ntawm cov khoom nyob ze ntawm lub ntiaj teb thiab kev txav ntawm qhov chaw lub cev ntawm lub hauv paus ntawm kev sib nrig sib attraction. Nws tsis yog deb ntawm qhov tseeb. Kev soj ntsuam thiab kev xam kom raug tsis yog tsuas yog lub caij nplooj zeeg ntawm apples, tab sis kuj yog lub zog ntawm lub hli. Cov kev cai lij choj ntawm qhov kev txav no ua rau kev txiav txim siab tias lub zog ntawm kev sib tw nce ntxiv nrog kev sib koom ua ke ntawm lub cev thiab txo qis nrog qhov kev ncua deb ntawm lawv.
Raws li Newton txoj cai thib ob thiab thib peb, txoj cai lij choj ntawm kev nqus dej thoob ntiaj teb yog tsim raws li hauv qab no: txhua lub cev hauv lub ntiaj teb tau sib koom nrog ib qho kev quab yuam los ntawm txoj kab txuas rau nruab nrab ntawm lub cev, proportional to the pawg ntawm lub cev thiabinversely proportional rau lub square ntawm qhov kev ncua deb ntawm qhov chaw ntawm lub cev.
lej cim: F=GMm / r 2, qhov twg F yog lub zog ntawm kev nyiam, M, m yog cov pawg ntawm lub cev sib cuam tshuam, r yog qhov kev ncua deb ntawm lawv. Tus proportionality coefficient (G=6.62 x 10-11 Nm2/kg2) yog hu ua gravitational tas li.
Lub cev lub ntsiab lus: qhov tsis tu ncua yog sib npaug ntawm lub zog ntawm kev nyiam ntawm ob lub cev ntawm qhov hnyav ntawm 1 kg ntawm qhov deb ntawm 1 m. Nws yog qhov tseeb tias lub cev me me qhov quab yuam yog qhov tsis tseem ceeb uas nws tuaj yeem ua tau. tsis saib xyuas. Rau cov ntiaj chaw, hnub qub, galaxies, lub zog ntawm kev nyiam yog qhov loj heev uas nws txiav txim siab tag nrho lawv txoj kev txav.
Nws yog Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus uas hais tias txhawm rau tua cov foob pob hluav taws, koj xav tau roj uas tuaj yeem tsim lub dav hlau thrust kom kov yeej lub zog ntawm lub ntiaj teb. Qhov ceev xav tau rau qhov no yog thawj qhov kev khiav tawm, uas yog 8 km / s.
Niaj hnub foob pob hluav taws thev naus laus zis ua rau nws tuaj yeem tso cov chaw nres tsheb tsis muaj neeg ua haujlwm raws li cov khoom siv hluav taws xob ntawm lub hnub rau lwm lub ntiaj teb los tshawb nrhiav. Qhov ceev tsim los ntawm xws li ib tug ntaus ntawv yog qhov thib ob qhov chaw tshaj tawm, sib npaug rau 11 km / s.
Algorithm rau kev thov cov cai
Kev daws teeb meem ntawm kev muaj zog yog ua raws li qee yam ntawm kev ua:
- Tshaj tawm txoj haujlwm, txheeb xyuas cov ntaub ntawv, hom kev txav mus los.
- Kos daim duab qhia txog txhua lub zog ua haujlwm ntawm lub cev thiab kev taw qhia nrawm (yog tias muaj). Xaiv qhov kev sib koom tes.
- Sau thawj txoj cai lij choj thib ob, nyob ntawm qhov muajlub cev acceleration, nyob rau hauv vector daim ntawv. Coj mus rau hauv tus account tag nrho cov quab yuam (qhov tshwm sim, Newton txoj cai: thawj, yog tias qhov ceev ntawm lub cev tsis hloov, qhov thib ob, yog tias muaj acceleration).
- Rewrite qhov sib npaug hauv qhov kev kwv yees ntawm qhov xaiv qhov sib koom ua ke.
- Yog tias qhov txiaj ntsig ntawm qhov sib npaug tsis txaus, ces sau rau lwm tus: cov ntsiab lus ntawm lub zog, qhov sib npaug ntawm kinematics, thiab lwm yam.
- daws qhov kev sib npaug ntawm qhov xav tau.
- Ua qhov ntsuas qhov ntsuas kom txiav txim siab seb cov qauv ua tau yog lawm.
- Xaiv.
Feem ntau cov kauj ruam no txaus rau txhua txoj haujlwm txheem.
