6. Newtoni törvényszék

 

"Newton pontos terve szerint suhan a csillag, és arra int néma pályán róva terét, ki-ki tisztelje mesterét" (Albert Einstein)

 

Étvágygerjesztő Newton-idézetek:
"A természet semmit sem tesz hiába, s mindaz, ami sok ok révén történik, bár kevesebbel is megvalósítható lett volna, fölösleges. A természet ugyanis egyszerű, s nem használja a dolgok felesleges okait."
"...olyan vagyok, mint a tengerparton játszó gyermek, aki játék közben imitt-amott egy, a szokottnál laposabb kavicsot vagy szebb kagylót talál, míg az igazság nagy óceánja egészében felfedezetlenül terül el tekintetem előtt."
"A természeti jelenségek magyarázatához nem szabad több okot felvenni, mint amennyi igaz, s amennyi a szóban lévő jelenség magyarázatához szükséges."

Newton törvényei
Newton I. törvénye

Definíció: A testeknek az a tulajdonsága, hogy mozgásállapotuk csak erő hatására változik meg, ez a testek tehetetlensége.

Newton első törvénye a TEHETETLENSÉG TÖRVÉNYE:
Minden test megmarad a nyugalom vagy az egyenes vonalú egyenletes mozgás állapotában mindaddig, amíg valamilyen erőhatás ennek elhagyására nem kényszeríti. Az olyan vonatkoztatási rendszereket, amelyekben teljesül a tehetetlenség törvénye, inerciarendszereknek nevezzük. (A Newton-törvények csak inerciarendszerekben érvényesek)
A testek tehetetlenségének a mértékea tömeg, jele: m, mértékegysége a kilogramm (kg)Nagyobb tömeg esetében nagyobb a tehetetlenség is. Ezzel kapcsolatos fogalom a sűrűség, ami a tömeg és a térfogat (jele:V, mértékegysége köbméter, köbdeciméter, esetleg köbcentiméter) hányadosa.Képletben:

Mértékegysége: , ill. .

Hány kg levegő van egy 4 m széles, 6 m hosszú és 3 m magas szobában? A levegő sűrűsége 1,29 .
(Megoldás: 92,88kg)!

Most eljutottunk, az erő, mint fizikai mennyiség fogalmának első értelmezéséhez: erőhatásnak az egyik testnek a másikra kifejtett hatását nevezzük, amely megváltoztatja annak mozgásállapotát., F betűvel jelöljük.

Newton II. törvénye

Newton második törvénye a DINAMIKA ALAPTÖRVÉNYE A tömegpontot a fellépő erő a saját irányába gyorsítja, a létrejövő gyorsulás pedig egyenesen arányos az erővel.

F ~ a

A testre ható erő és a gyorsulás hányadosát a test tehetetlen tömegének nevezzük, jele m.
F = m * a
Az erő mértékegysége a tömeg és a gyorsulás egységének szorzata,1 kg * 1 m/s2 = 1 N (newton)

1N az az erő, amely az 1 kg tömegű testet 1 m/s2 gyorsulással mozgatja.

A dinamika alapegyenlete

- A testre ható erők egymástól függetlenül fejtik ki hatásukat.

- A tömegpontra ható erők eredője egyenlő a test tömegének és gyorsulásának szorzatával. A gyorsulás az eredő erő irányába mutat.

Ez a tétel a DINAMIKA ALAPEGYENLETE.
Newton III. törvénye

Newton harmadik törvénye A HATÁS-ELLENHATÁS TÖRVÉNYE

Ha az egyik test erőt fejt ki a másikra, a másik is erőt fejt ki az előzőre, tehát az erők mindig párosával lépnek fel. Ezek az erők egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak. Az erő és az ellenerő mindig más-más testre hat.

Newton negyedik törvényének is szokták hívni az ERŐHATÁSOK FÜGGETLENSÉGÉNEK az elvét. Ez azt mondja ki, hogy az erőhatások egymástól függetlenül hatnak. Az egyes erők által létrehozott hatás ugyanaz, mintha az erők eredője hatott volna, azaz az erők helyettesíthetők az eredő erővel. Már előkerültek korábban a vektorok, itt az erők esetében is vektormennyiségekről beszélhetünk. Eredőjüket pedig úgy kapjuk, hogy a közös pontból felvett két vektorból paralelogrammát szerkesztünk, és ebből a közös pontból kiinduló átló a két vektor összege.

Részlet egy bírósági jegyzőkönyvből:
"-Megadom a szót a vád képviselőjének!-szólt a bíró.
-Köszönöm. Tisztelt bíróság! - kezdte a felperes hölgy, ellopva a szót az ügyész elől. Én mentem a kocsival, 50 km/h-val, ahogy kell, a Rákóczi úton. Erre ez a vadállat a két tonnás Nissan Pajerojával, nem is tudom, mennyivel, kivágódik a Szövetség utcából csikorogva, és gondolom, a vizes úton megcsúszva egyenesen bele az én gyönyörű, új kis piros Twingómba oldalába. Erre én megpördültem, át a szemközt jövő kocsik közé, de úgy, hogy a mellettem jövő buszon még pattantam egyet. Kis híja volt, hogy nem ütköztem frontálisan a szembe jövőkkel, ugyanis, ha az a busz nem jön éppen ott, én most ezt itt nem mondhatnám el, hanem az én kiskutyámmal együtt, ami ott aludt a hátsó ülésen... Még belegondolni is szörnyű! Elnézést, nem bírom folytatni- mondta, miközben zsebkendő után kutatott retiküljében...
-Dugulj má' el, kisanyám! - mondta a szimpatikus, kétméteres kopasz alperes, aki civilben sintér, de biztonsági őrként dolgozik a galgamácsai pípsós alkalmazásában. Ha nem tepertél volna kiló hússzal az esőben, nem vágódtál volna át a verdáddal a túloldalra..."

Hol fedezhetünk fel ebben a részletben olyan jelenségeket, törvényeket, amelyeket Newton is megfogalmazott?

Mekkora erő kell ahhoz, hogy az 1001 kg tömegű autót 3 gyorsulással mozgassunk?

Mekkora és milyen irányú erővel tartjuk a 20 kg tömegű iskolatáskánkat?