A Física como ciência que estuda as leis do nosso Universo, usa uma metodologia de pesquisa padrão e um certo sistema de unidades de medida. A unidade de força é comumente referida como N (newton). O que é força, como encontrá-la e medi-la? Vamos explorar essa questão com mais detalhes.
Interessante da história
Isaac Newton é um notável cientista inglês do século XVII que fez uma contribuição inestimável para o desenvolvimento das ciências matemáticas exatas. É ele que é o antepassado da física clássica. Ele conseguiu descrever as leis que regem tanto os enormes corpos celestes quanto os pequenos grãos de areia levados pelo vento. Uma de suas principais descobertas é a lei da gravitação universal e as três leis básicas da mecânica que descrevem a interação dos corpos na natureza. Mais tarde, outros cientistas foram capazes de derivar as leis de atrito, repouso e deslizamento apenas graças às descobertas científicas de Isaac Newton.
Um pouco de teoria
Uma quantidade física recebeu o nome de um cientista. Newton é uma unidade de força. A própria definição de força pode ser descrita da seguinte forma: “força é uma medida quantitativa da interação entre corpos, ou uma quantidade,que caracteriza o grau de intensidade ou tensão dos corpos."
A força é medida em Newtons por um motivo. Foi esse cientista que criou três leis de "poder" inabaláveis que são relevantes até hoje. Vamos estudá-los com exemplos.
Primeira Lei
Para uma compreensão completa das perguntas: "O que é um newton?", "A unidade de medida do quê?" e "Qual é o seu significado físico?", vale a pena estudar cuidadosamente as três leis básicas da mecânica.
A primeira diz que se o corpo não for afetado por outros corpos, então estará em repouso. E se o corpo estava em movimento, então, na ausência de qualquer ação sobre ele, ele continuará seu movimento uniforme em linha reta.
Imagine que um certo livro com uma certa massa está sobre uma superfície plana de mesa. Denotando todas as forças que atuam sobre ele, temos que esta é a força da gravidade, que é direcionada verticalmente para baixo, e a força de reação do suporte (neste caso, a mesa), direcionada verticalmente para cima. Como ambas as forças equilibram as ações uma da outra, a magnitude da força resultante é zero. De acordo com a primeira lei de Newton, esta é a razão pela qual o livro está em repouso.
Segunda Lei
Descreve a relação entre a força que atua sobre um corpo e a aceleração que ele recebe devido à força aplicada. Isaac Newton, ao formular essa lei, foi o primeiro a usar o valor constante da massa como medida da manifestação da inércia e da inércia de um corpo. Eles chamam de inérciaa capacidade ou propriedade dos corpos de manter sua posição original, ou seja, resistir a influências externas.
A segunda lei é frequentemente descrita pela seguinte fórmula: F=am; onde F é a resultante de todas as forças aplicadas ao corpo, a é a aceleração recebida pelo corpo e m é a massa do corpo. A força é expressa em kgm/s2 . Esta expressão é normalmente indicada em newtons.
O que é um newton na física, qual é a definição de aceleração e como ela está relacionada à força? Essas perguntas são respondidas pela fórmula da segunda lei da mecânica. Deve ser entendido que esta lei só funciona para aqueles corpos que se movem a velocidades muito inferiores à velocidade da luz. Em velocidades próximas à velocidade da luz, leis ligeiramente diferentes funcionam, adaptadas por uma seção especial da física sobre a teoria da relatividade.
Terceira lei de Newton
Esta é talvez a lei mais compreensível e simples que descreve a interação de dois corpos. Ele diz que todas as forças surgem aos pares, ou seja, se um corpo age sobre outro com certa força, então o segundo corpo, por sua vez, também age sobre o primeiro com igual força.
A própria redação da lei pelos cientistas é a seguinte: "… as interações de dois corpos entre si são iguais entre si, mas direcionadas em direções opostas."
Vamos descobrir o que é um newton. Na física, é costume considerar tudo em fenômenos específicos, portanto,Aqui estão alguns exemplos que descrevem as leis da mecânica.
- Aves aquáticas como patos, peixes ou sapos se movem na água ou através dela precisamente interagindo com ela. A terceira lei de Newton diz que quando um corpo age sobre outro, sempre surge uma contra-ação, que é equivalente em força à primeira, mas dirigida na direção oposta. Com base nisso, podemos concluir que o movimento dos patos ocorre devido ao fato de eles empurrarem a água para trás com as patas, e eles próprios nadarem para frente devido à resposta da água.
- A roda de esquilo é um excelente exemplo de prova da terceira lei de Newton. Todo mundo provavelmente sabe o que é uma roda de esquilo. Este é um design bastante simples, que lembra uma roda e um tambor. Ele é instalado em gaiolas para que animais de estimação como esquilos ou ratos decorativos possam correr. A interação de dois corpos, a roda e o animal, faz com que ambos os corpos se movam. Além disso, quando o esquilo corre rápido, a roda gira em alta velocidade e, quando diminui, a roda começa a girar mais lentamente. Isso prova mais uma vez que ação e contraação são sempre iguais, embora sejam direcionadas em direções opostas.
- Tudo o que se move em nosso planeta se move apenas devido à "ação de resposta" da Terra. Pode parecer estranho, mas na verdade, ao caminhar, estamos apenas fazendo esforço para empurrar o chão ou qualquer outra superfície. E estamos avançando, porque a terra está nos empurrando em resposta.
O que é um newton: uma unidade de medida ouquantidade física?
A própria definição de "newton" pode ser descrita da seguinte forma: "é uma unidade de força". Mas qual é o seu significado físico? Assim, com base na segunda lei de Newton, esta é uma grandeza derivada, que é definida como uma força capaz de alterar a velocidade de um corpo com massa de 1 kg por 1 m/s em apenas 1 segundo. Acontece que o newton é uma grandeza vetorial, ou seja, tem direção própria. Quando aplicamos uma força a um objeto, por exemplo, empurrando uma porta, definimos simultaneamente a direção do movimento, que, de acordo com a segunda lei, será a mesma direção da força.
Se você seguir a fórmula, verifica-se que 1 Newton=1 kgm/s 2 . Ao resolver vários problemas em mecânica, muitas vezes é necessário converter newtons em outras quantidades. Por conveniência, ao encontrar determinados valores, é recomendável lembrar as identidades básicas que conectam os newtons a outras unidades:
- 1 H=105 dyne (dyna é uma unidade de medida no sistema CGS);
- 1 N=0,1 kgf (quilograma-força é uma unidade de força no sistema ICSS);
- 1 H=10 -3 sten qualquer corpo pesando 1 tonelada).
A lei da gravitação universal
Uma das descobertas mais importantes do cientista, que virou a ideia do nosso planeta, é a lei da gravidade de Newton (o que é gravidade, leia abaixo). Claro, antes dele houve tentativas de desvendar o mistério da atraçãoTerra. Por exemplo, Johannes Kepler foi o primeiro a sugerir que não só a Terra tem uma força atrativa, mas também os próprios corpos são capazes de atrair a Terra.
No entanto, apenas Newton conseguiu provar matematicamente a relação entre a gravidade e a lei do movimento planetário. Depois de muitos experimentos, o cientista percebeu que, de fato, não apenas a Terra atrai objetos para si, mas todos os corpos são atraídos uns pelos outros. Ele derivou a lei da gravidade, que afirma que quaisquer corpos, incluindo corpos celestes, são atraídos com uma força igual ao produto de G (constante gravitacional) e as massas de ambos os corpos m1 m 2 dividido por R2 (o quadrado da distância entre os corpos).
Todas as leis e fórmulas derivadas de Newton possibilitaram a criação de um modelo matemático integral, que ainda é usado em pesquisas não apenas na superfície da Terra, mas também muito além do nosso planeta.
Conversão de unidades
Ao resolver problemas, você deve se lembrar dos prefixos padrão do SI, que também são usados para unidades de medida "Newtonianas". Por exemplo, em problemas sobre objetos espaciais, onde as massas dos corpos são grandes, muitas vezes é necessário simplificar valores grandes para valores menores. Se a solução for 5000 N, será mais conveniente escrever a resposta na forma de 5 kN (kiloNewton). Tais unidades são de dois tipos: múltiplos e submúltiplos. Aqui estão os mais usados: 102 N=1 hectoNewton (hN); 103 H=1quiloNewton (kN); 106 N=1 megaNewton (MN) e 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 miliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
