Newtoni teine seadus vs kolmas seadus
See võrdlus uurib erinevust Newtoni teise seaduse, mis kirjeldab, kuidas üksiku objekti liikumine muutub jõu rakendamisel, ja kolmanda seaduse vahel, mis selgitab kahe vastastikmõjus oleva keha jõudude vastastikust olemust. Koos moodustavad need klassikalise dünaamika ja masinaehituse aluse.
Esiletused
- Teine seadus seob jõu objekti kiiruse muutusega.
- Kolmas seadus sätestab, et jõud esinevad alati võrdsetes ja vastandlikes paarides.
- Kiirendus on teise seaduse võrrandi peamine väljund.
- Vastastikune interaktsioon on kolmanda seaduse põhiprintsiip.
Mis on Newtoni teine seadus?
Keskendub jõu, massi ja kiirenduse vahelisele seosele üksiku objekti puhul.
- Üldnimetus: kiirenduse seadus
- Põhivalem: F = ma
- Süsteemi fookus: üksikobjekti analüüs
- Mõõtühik: njuuton (N)
- Põhimuutuja: kiirendus (a)
Mis on Newtoni kolmas seadus?
Kirjeldab kahe objekti vahelist vastastikmõju, väites, et jõud eksisteerivad alati paaridena.
- Üldnimetus: tegevuse ja vastumõju seadus
- Põhikontseptsioon: jõupaarid
- Süsteemi fookus: kahe keha vastastikmõju
- Suund: võrdne ja vastassuunaline
- Põhimuutuja: interaktsioonijõud
Võrdlustabel
| Funktsioon | Newtoni teine seadus | Newtoni kolmas seadus |
|---|---|---|
| Peamine fookus | Jõu mõju ühele objektile | Kahe objekti vahelise interaktsiooni olemus |
| Matemaatiline esitus | Jõud võrdub massi ja kiirenduse korrutisega | A jõud B-le = - B jõud A-le |
| Kaasatud objektide arv | Üks (kiirendatav objekt) | Kaks (vahetuvad kehad) |
| Seaduse tulemus | Ennustab keha liikumist | Tagab hoo säilitamise |
| Põhjus vs tagajärg | Selgitab efekti (kiirendust) | Selgitab jõu (interaktsiooni) "päritolu" |
| Vektori suund | Kiirendus on samas suunas kui netojõud | Jõud toimivad täpselt vastassuundades |
Üksikasjalik võrdlus
Individuaalne liikumine vs. vastastikune interaktsioon
Newtoni teist seadust kasutatakse konkreetse objekti käitumise jälgimiseks. Kui teate auto massi ja selle mootori jõudu, siis teine seadus näitab, kui kiiresti see kiireneb. Kolmas seadus vaatleb aga interaktsiooni laiemat pilti; see selgitab, et kui auto rehvid suruvad vastu teed, surub tee rehvidele sama jõuga vastu.
Kvantitatiivne arvutus vs. sümmeetria
Teine seadus on oma olemuselt matemaatiline, andes valemi F=ma kaudu täpsed väärtused, mida inseneriteadus ja ballistika vajavad. Kolmas seadus on füüsikalise sümmeetria avaldus, mis väidab, et midagi ei saa puudutada ilma, et see sind vastu puudutaks. Kuigi teine seadus võimaldab meil arvutada, kui palju jõudu on vaja konkreetse tulemuse saavutamiseks, garanteerib kolmas seadus, et igal jõul on kaksikjõud.
Sisemised vs. välised perspektiivid
Isoleeritud süsteemis kirjeldab teine seadus välise netojõu põhjustatud sisekiirendust. Kolmas seadus selgitab, miks objekt ei saa end liigutada ainult sisejõudude abil. Kuna iga sisemine tõuge tekitab vastassuunas samaväärse sisemise tõmbe, näitab kolmas seadus, miks inimene ei saa end juustest püsti tõmmata ega autot seestpoolt kiirendada.
Rakendus propulsioonis
Raketilaadsed tõukejõusüsteemid tuginevad samaaegselt mõlemale seadusele. Kolmas seadus selgitab mehhanismi: rakett surub heitgaasi allapoole ja gaas surub raketti ülespoole. Teine seadus määrab seejärel tulemuseks oleva jõudluse, arvutades täpselt välja, kui kiiresti rakett kiireneb, lähtudes laeva massist ja selle vastastikmõju tekitatud tõukejõust (jõust).
Plussid ja miinused
Newtoni teine seadus
Eelised
- +Trajektoori arvutamiseks hädavajalik
- +Mõõdab füüsilist pingutust
- +Ennustab objekti käitumist
- +Masinaehituse alused
Kinnitatud
- −Nõuab täpseid massiandmeid
- −Matemaatika võib muutuda keeruliseks
- −Piiratud ühe keha fookusega
- −Nõuab kõigi jõudude tuvastamist
Newtoni kolmas seadus
Eelised
- +Selgitab, kuidas liikumine algab
- +Tagab impulsi jäävuse
- +Lihtsustab interaktsioonianalüüsi
- +Looduses universaalselt rakendatav
Kinnitatud
- −Ei anna liikumisväärtusi
- −Õpilased tõlgendavad seda sageli valesti
- −Lihtne tasakaaluga segi ajada
- −Kirjeldab ainult jõupaare
Tavalised eksiarvamused
Tegevus- ja reaktsioonijõud tühistavad teineteise.
Jõud tühistavad teineteise ainult siis, kui nad mõjuvad samale objektile. Kuna tegevus- ja reaktsioonijõud mõjuvad erinevatele objektidele (A B-le ja B A-le), siis nad ei tühista teineteist kunagi, vaid põhjustavad objektide liikumist või deformatsiooni.
„Reaktsioonijõud“ ilmneb veidi pärast „toimejõudu“.
Mõlemad jõud esinevad samaaegselt. Toime ja reaktsiooni vahel ei ole ajalist viivitust; need on sama interaktsiooni kaks poolt, mis eksisteerivad seni, kuni objektid omavahel suhtlevad.
F=ma puhul on jõud see, mida objektil 'on' või 'kannab'.
Objektil ei ole jõudu; sellel on mass ja kiirendus. Jõud on objektile avaldatav väline mõju, nagu selgitab teise seaduse matemaatiline seos.
Raskemad esemed suruvad kokkupõrkel kõvemini kui kergemad.
Kolmanda seaduse kohaselt, isegi kui veoauto liblikat tabab, on veoauto liblikale avaldatav jõud täpselt võrdne liblika veoautole avaldatava jõuga. „Kahjude” erinevus tuleneb teisest seadusest, kuna liblika väike mass põhjustab äärmuslikku kiirendust.
Sageli küsitud küsimused
Kuidas toimivad tegevuse-reaktsiooni paarid, kui objekt liigub?
Kas teine seadus kehtib muutuva massiga objektide puhul?
Miks ei loo kolmanda seaduse kaks jõudu tasakaalu?
Kuidas rakett vaakumis töötab, kui pole midagi, mille vastu suruda?
Kui F=ma, kas nullkiirendus tähendab nulljõudu?
Mis on nendes seadustes jõuühik?
Kas kolmandat seadust saab rakendada gravitatsioonile?
Kuidas need seadused selgitavad, miks relv tagasilöögi teeb?
Otsus
Kasutage teist seadust, kui teil on vaja arvutada teadaoleva massiga konkreetse objekti liigutamiseks vajalikku kiirust, aega või jõudu. Kasutage kolmandat seadust, kui teil on vaja mõista jõu allikat või analüüsida kahe erineva objekti või pinna vastastikmõju.
Seotud võrdlused
Aatom vs molekul
See detailne võrdlus selgitab erinevust aatomite, elementide ainsate põhiühikute, ja molekulide, mis on keemilise sideme teel moodustunud keerulised struktuurid, vahel. See toob esile nende erinevused stabiilsuses, koostises ja füüsikalises käitumises, pakkudes nii õpilastele kui ka teadushuvilistele alusarusaama ainest.
AC vs DC (vahelduvvool vs alalisvool)
See võrdlus uurib vahelduvvoolu (AC) ja alalisvoolu (DC) – kahe peamise elektrivoolu – vahelisi põhierinevusi. See käsitleb nende füüsilist käitumist, genereerimise viisi ja seda, miks tänapäeva ühiskond tugineb mõlema strateegilisele kombinatsioonile kõige toiteks alates riiklikest elektrivõrkudest kuni pihuarvutiteni.
Aine vs antiaine
See võrdlus süveneb mateeria ja antimateeria peegelsuhtesse, uurides nende identseid masse, kuid vastandlikke elektrilaenguid. See uurib saladust, miks meie universumis domineerib mateeria, ja plahvatuslikku energia vabanemist, mis toimub nende kahe fundamentaalse vastandi kohtumisel ja annihileerumisel.
Difraktsioon vs interferents
See võrdlus selgitab erinevust difraktsiooni, mille puhul üks lainefront paindub takistuste ümber, ja interferentsi vahel, mis tekib mitme lainefrondi kattumisel. See uurib, kuidas need lainekäitumised omavahel interakteeruvad, luues valguses, helis ja vees keerulisi mustreid, mis on olulised tänapäevase optika ja kvantmehaanika mõistmiseks.
Elastne kokkupõrge vs elastne kokkupõrge
See võrdlus uurib elastsete ja mitteelastse kokkupõrgete põhilisi erinevusi füüsikas, keskendudes kineetilise energia jäävusele, impulsi käitumisele ja reaalsetele rakendustele. See kirjeldab üksikasjalikult, kuidas energia osakeste ja objektide vastastikmõju ajal muundub või säilib, pakkudes selget juhendit üliõpilastele ja inseneriprofessionaalidele.