La physique en tant que science qui étudie les lois de notre univers, utilise une méthodologie de recherche standard et un certain système d'unités de mesure. L'unité de force est communément appelée N (newton). Qu'est-ce que la force, comment la trouver et la mesurer ? Explorons ce problème plus en détail.
Intéressant de l'histoire
Isaac Newton est un scientifique anglais exceptionnel du 17ème siècle qui a apporté une contribution inestimable au développement des sciences mathématiques exactes. C'est lui qui est l'ancêtre de la physique classique. Il a réussi à décrire les lois qui régissent à la fois les énormes corps célestes et les petits grains de sable emportés par le vent. L'une de ses principales découvertes est la loi de la gravitation universelle et les trois lois fondamentales de la mécanique qui décrivent l'interaction des corps dans la nature. Plus tard, d'autres scientifiques ont pu dériver les lois du frottement, du repos et du glissement uniquement grâce aux découvertes scientifiques d'Isaac Newton.
Un peu de théorie
Une quantité physique porte le nom d'un scientifique. Newton est une unité de force. La définition même de la force peut être décrite comme suit: "la force est une mesure quantitative de l'interaction entre les corps, ou une quantité,qui caractérise le degré d'intensité ou de tension des corps."
La force est mesurée en Newtons pour une raison. C'est ce scientifique qui a créé trois lois de "pouvoir" inébranlables qui sont pertinentes à ce jour. Étudions-les avec des exemples.
Première loi
Pour une compréhension complète des questions: "Qu'est-ce qu'un newton ?", "L'unité de mesure de quoi ?" et "Quelle est sa signification physique ?", il vaut la peine d'étudier attentivement les trois lois fondamentales de la mécanique.
Le premier dit que si le corps n'est pas affecté par d'autres corps, alors il sera au repos. Et si le corps était en mouvement, alors en l'absence de toute action sur lui, il poursuivra son mouvement uniforme en ligne droite.
Imaginez qu'un certain livre avec une certaine masse repose sur une surface de table plane. En désignant toutes les forces agissant sur elle, on obtient qu'il s'agit de la force de gravité, qui est dirigée verticalement vers le bas, et de la force de réaction du support (dans ce cas, la table), dirigée verticalement vers le haut. Puisque les deux forces s'équilibrent mutuellement, l'amplitude de la force résultante est nulle. Selon la première loi de Newton, c'est la raison pour laquelle le livre est au repos.
Deuxième loi
Il décrit la relation entre la force agissant sur un corps et l'accélération qu'il reçoit en raison de la force appliquée. Isaac Newton, lors de la formulation de cette loi, a été le premier à utiliser la valeur constante de la masse comme mesure de la manifestation de l'inertie et de l'inertie d'un corps. Ils appellent l'inertiela capacité ou la propriété des corps à maintenir leur position d'origine, c'est-à-dire à résister aux influences extérieures.
La deuxième loi est souvent décrite par la formule suivante: F=am; où F est la résultante de toutes les forces appliquées au corps, a est l'accélération reçue par le corps et m est la masse du corps. La force est finalement exprimée en kgm/s2 . Cette expression est généralement notée en newtons.
Qu'est-ce qu'un newton en physique, quelle est la définition de l'accélération et comment est-elle liée à la force ? Ces questions sont répondues par la formule de la seconde loi de la mécanique. Il faut comprendre que cette loi ne fonctionne que pour les corps qui se déplacent à des vitesses bien inférieures à la vitesse de la lumière. À des vitesses proches de la vitesse de la lumière, des lois légèrement différentes fonctionnent, adaptées par une section spéciale de physique sur la théorie de la relativité.
troisième loi de Newton
C'est peut-être la loi la plus compréhensible et la plus simple qui décrit l'interaction de deux corps. Il dit que toutes les forces apparaissent par paires, c'est-à-dire que si un corps agit sur un autre avec une certaine force, alors le second corps, à son tour, agit également sur le premier avec une force égale.
La formulation même de la loi par les scientifiques est la suivante: "… les interactions de deux corps l'un sur l'autre sont égales l'une à l'autre, mais dirigées dans des directions opposées."
Déterminons ce qu'est un newton. En physique, il est d'usage de tout considérer sur des phénomènes spécifiques, doncVoici quelques exemples décrivant les lois de la mécanique.
- Les oiseaux aquatiques comme les canards, les poissons ou les grenouilles se déplacent dans ou à travers l'eau précisément en interagissant avec elle. La troisième loi de Newton dit que lorsqu'un corps agit sur un autre, une contre-action se produit toujours, qui est équivalente en force à la première, mais dirigée dans la direction opposée. Sur cette base, nous pouvons conclure que le mouvement des canards se produit en raison du fait qu'ils repoussent l'eau avec leurs pattes et qu'ils nagent eux-mêmes vers l'avant en raison de la réponse de l'eau.
- La roue d'écureuil est un excellent exemple de démonstration de la troisième loi de Newton. Tout le monde sait probablement ce qu'est une roue d'écureuil. Il s'agit d'une conception assez simple, rappelant à la fois une roue et un tambour. Il est installé dans des cages afin que les animaux domestiques comme les écureuils ou les rats décoratifs puissent courir partout. L'interaction de deux corps, la roue et l'animal, fait bouger ces deux corps. De plus, lorsque l'écureuil court vite, la roue tourne à grande vitesse et lorsqu'elle ralentit, la roue commence à tourner plus lentement. Cela prouve une fois de plus que l'action et la contre-action sont toujours égales l'une à l'autre, bien qu'elles soient dirigées dans des directions opposées.
- Tout ce qui bouge sur notre planète ne bouge que grâce à "l'action de réponse" de la Terre. Cela peut sembler étrange, mais en fait, en marchant, nous exerçons seulement un effort pour pousser le sol ou toute autre surface. Et nous avançons, car la terre nous pousse en réponse.
Qu'est-ce qu'un newton: une unité de mesure ouquantité physique ?
La définition même de "newton" peut être décrite comme suit: "c'est une unité de force". Mais quelle est sa signification physique ? Donc, selon la deuxième loi de Newton, il s'agit d'une quantité dérivée, qui est définie comme une force capable de modifier la vitesse d'un corps d'une masse de 1 kg de 1 m/s en seulement 1 seconde. Il s'avère que le newton est une grandeur vectorielle, c'est-à-dire qu'il a sa propre direction. Lorsque nous appliquons une force à un objet, par exemple en poussant une porte, nous fixons simultanément la direction du mouvement, qui, selon la deuxième loi, sera la même que la direction de la force.
Si vous suivez la formule, il s'avère que 1 Newton=1 kgm/s 2 . Lors de la résolution de divers problèmes de mécanique, il est très souvent nécessaire de convertir les newtons en d'autres quantités. Pour plus de commodité, lors de la recherche de certaines valeurs, il est recommandé de se souvenir des identités de base qui relient les newtons aux autres unités:
- 1 H=105 dyne (dyna est une unité de mesure dans le système CGS);
- 1 N=0,1 kgf (le kilogramme-force est une unité de force dans le système ICSS);
- 1 H=10 -3 sten tout corps pesant 1 tonne).
La loi de la gravitation universelle
L'une des découvertes les plus importantes du scientifique, qui a transformé l'idée de notre planète, est la loi de la gravité de Newton (qu'est-ce que la gravité, lire ci-dessous). Bien sûr, avant lui, il y avait eu des tentatives pour percer le mystère de l'attractionTerre. Par exemple, Johannes Kepler a été le premier à suggérer que non seulement la Terre possède une force d'attraction, mais que les corps eux-mêmes sont capables d'attirer la Terre.
Cependant, seul Newton a réussi à prouver mathématiquement la relation entre la gravité et la loi du mouvement planétaire. Après de nombreuses expériences, le scientifique s'est rendu compte qu'en fait, non seulement la Terre attire les objets vers elle-même, mais tous les corps sont attirés les uns vers les autres. Il a dérivé la loi de la gravité, qui stipule que tous les corps, y compris les corps célestes, sont attirés par une force égale au produit de G (constante gravitationnelle) et des masses des deux corps m1 m 2 divisé par R2 (le carré de la distance entre les corps).
Toutes les lois et formules dérivées de Newton ont permis de créer un modèle mathématique intégral, qui est encore utilisé dans la recherche non seulement à la surface de la Terre, mais aussi bien au-delà de notre planète.
Conversion d'unités
Lorsque vous résolvez des problèmes, vous devez vous souvenir des préfixes SI standard, qui sont également utilisés pour les unités de mesure "newtoniennes". Par exemple, dans les problèmes concernant les objets spatiaux, où les masses des corps sont importantes, il est très souvent nécessaire de simplifier les grandes valeurs en plus petites. Si la solution s'avère être 5000 N, il sera alors plus pratique d'écrire la réponse sous la forme de 5 kN (kiloNewton). Ces unités sont de deux types: les multiples et les sous-multiples. Voici les plus utilisés: 102 N=1 hectoNewton (hN); 103 H=1kiloNewton (kN); 106 N=1 mégaNewton (MN) et 10-2 N=1 centiNewton (cN); 10-3 N=1 milliNewton (mN); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
