Dynamikgeschichte, welche Studien, Gesetze und Theorien

Der dynamisch Es ist der Bereich der Mechanik, der die Wechselwirkungen zwischen den Körpern und ihren Auswirkungen untersucht. Es geht dar.

Bei der Anwendung seiner Prinzipien ist bekannt, wie die Bewegung eines Körpers bei der Interaktion mit anderen modifiziert wird, und auch wenn diese Wechselwirkungen ihn verformen, da es durchaus möglich ist, dass beide Effekte gleichzeitig auftreten.

Abbildung 1. Wechselwirkungen mit Radfahrern ändern ihre Bewegung. Quelle: Pixabay.

Die Überzeugungen des großen griechischen Philosophen Aristoteles (384-322 bis.C.) Seit Jahrhunderten als Fundament der Dynamik im Westen durchgesetzt. Er dachte, dass sich Objekte wegen einer Energiestation bewegten, die sie in die eine oder andere Richtung drückte.

Er beobachtete auch, dass ein Objekt zwar gedrückt wird, es sich jedoch mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, aber wenn es aufhört, sich zu drücken, bewegt es sich immer langsamer, bis es stoppt.

Laut Aristoteles war die Wirkung einer konstanten Kraft notwendig, um sicherzustellen, dass sich etwas zu einer konstanten Geschwindigkeit bewegte, aber was passiert, dass dieser Philosoph nicht die Auswirkungen der Reibung hatte.

Eine andere Idee war, dass die schwersten Objekte schneller fielen als die leichtesten. Es war der große Galileo Galilei (1564-1642), der mit Experimenten demonstrierte.

Aber es ist Isaac Newton (1642-1727), der bemerkenswerteste Wissenschaftler, der bisher gelebt hat, der als Vater der modernen Dynamik und der mathematischen Berechnung gilt, zusammen mit Gottfried Leibniz.

Figur 2. Isaac Newton 1682 von Godfrey Kneller. Quelle: Wikimedia Commons.

Die berühmten Gesetze, die im 17. Jahrhundert formuliert wurden. Sie bilden die Grundlage der klassischen Mechanik, die wir jeden Tag sehen und die uns beeinflussen. Über diese Gesetze werden in Kürze erörtert.

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Welche Dynamik studiert?

Dynamikstudieninteraktion zwischen Objekten. Wenn Objekte interagieren, gibt es Änderungen in ihrer Bewegung und auch Verformungen. Ein bestimmter Bereich, der als statisch bezeichnet wird, ist diesen Systemen im Gleichgewicht gewidmet, die in Ruhe oder mit gleichmäßiger geradliniger Bewegung sind.

Bei Anwendung der Prinzipien der Dynamik ist es möglich, durch Gleichungen vorherzusagen, was die Veränderungen und die Entwicklung von Objekten im Zeitraum sein werden. Dazu werden einige Annahmen gemäß der Art des Systems festgelegt, die Sie studieren möchten.

Partikel, starre Festkörper und kontinuierliche Mittel

Das Partikelmodell ist am einfachsten, um die Prinzipien der Dynamik anzuwenden. Es wird angenommen, dass das zu untersuchende Objekt eine Masse hat, aber keine Dimensionen. Daher kann ein Partikel so klein wie ein Elektron oder so groß wie die Erde oder die Sonne.

Wenn Sie den Effekt der Dynamikgröße beobachten möchten, müssen Sie die Größe und Form der Objekte berücksichtigen. Ein Modell, das dies berücksichtigt.

Schließlich berücksichtigt die kontinuierliche Medienmechanik nicht nur die Dimensionen des Objekts, sondern auch deren besonderen Eigenschaften, einschließlich der Fähigkeit zur Verformung. Kontinuierliche Medien decken starre Feststoffe ab und diejenigen, die nicht zusätzlich zu Flüssigkeiten sind.

Newtons Gesetze

Der Schlüssel zum Verständnis, wie Dynamik funktioniert.

Newtons erstes Gesetz

Erklärung des ersten Gesetzes von Newton. Quelle: Selbst gemacht.

Sagt so:

Wenn die Nettokraft eines Objekts gleich Null ist, wird das Objekt in Ruhe fortgesetzt, wenn es in Ruhe war. Und wenn er sich bewegte, wird seine Bewegung geradlinig und ständig sein.

Der erste Teil der Aussage sieht ziemlich offensichtlich aus, da es offensichtlich ist. Und dafür ist eine Kraft erforderlich.

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Andererseits ist die Tatsache, dass ein Objekt auch dann in Bewegung bleibt, wenn die Nettokraft auf Null ist, etwas schwieriger zu akzeptieren, da es scheint, dass ein Objekt auf unbestimmte Zeit in Bewegung sein könnte. Und Alltagserfahrung sagt uns, dass die Dinge früher oder später aufhören.

Die Reaktion auf diesen offensichtlichen Widerspruch liegt in Reibung. Wenn sich ein Objekt auf einer perfekt glatten Oberfläche bewegte, könnte es dies auf unbestimmte Zeit tun, wenn keine andere Kraft die Bewegung variiert.

Da es unmöglich ist, Reibung vollständig zu beseitigen, ist die Situation, in der sich ein Körper auf unbestimmte Zeit mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

Schließlich ist es wichtig zu beachten.

Objekte auf der Erdoberfläche erleben immer die Anziehung der Gravitation. Ein Rastbuch, das auf einem Tisch gestützt ist, bleibt so, da die Oberfläche der Tabelle eine Kraft ausübt, die dem Gewicht entgegenwirkt.

Zweites Gesetz von Newton

Erklärung des zweiten Gesetzes von Newton. Quelle: Selbst gemacht.

In Newtons erstem Gesetz wird festgestellt, was mit einem Objekt passiert, auf dem das Netz oder die resultierende Kraft nichtig ist. Jetzt zeigt das Grundgesetz von Newtons Dynamik oder zweitem Gesetz an, was passieren wird, wenn die Nettokraft nicht annulliert wird:

Wenn eine externe Netzkraft F Es wirkt auf ein Objekt der Masse m, es wird eine Beschleunigung von proportional zur Kraft und in die gleiche Richtung erleben. Mathematisch:

F_Netz = mZu.

Je größer eine angewendete Kraft ist, desto größer ist die Änderung der Geschwindigkeit eines Objekts. Und wenn dieselbe Kraft für Objekte verschiedener Massen gilt, werden die Hauptänderungen von der leichteren und einfacheren Bewegung erlebt. Die tägliche Erfahrung stimmt mit diesen Behauptungen überein.

Newtons drittes Gesetz

Eine Weltraumrakete erhält den notwendigen Antrieb dank der ausgewiesenen Gase. Quelle: Pixabay.

Die ersten beiden Gesetze von Newton beziehen sich auf ein einzelnes Objekt. Aber das dritte Gesetz bezieht sich auf zwei Objekte. Wir ernennen sie Objekt 1 und Objekt 2:

Durch die Interaktion von zwei Objekten sind die Kräfte, die sich gegenseitig ausüben, sowohl in Größe als auch in Richtung, aber in entgegengesetzter Bedeutung, die in mathematischer Weise wie folgt ausgedrückt wird:

F₁₂ = -F_{einundzwanzig}

In der Tat, wenn ein Körper von einer Kraft betroffen ist, liegt es daran, dass es eine andere gibt, die dafür verantwortlich ist, sie zu verursachen. So haben Objekte auf der Erde Gewicht, weil sie sie in Richtung ihres Zentrums anziehen. Eine elektrische Ladung wird durch eine andere Last desselben Vorzeichens abgewehrt, da sie eine Abstoßungskraft auf die erste und so ausübt.

Figur 3. Newtons Gesetzes Zusammenfassung. Quelle: Wikimedia Commons. Hugo4914 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]].

Naturschutzgrundsätze

In der Dynamik gibt es mehrere Mengen, die während der Bewegung erhalten bleiben und deren Studie grundlegend ist. Sie sind wie eine solide Säule, der es möglich ist, Probleme zu lösen, bei denen die Kräfte von sehr komplexen Arten variieren.

Ein Beispiel: Nur wenn zwei Fahrzeuge kollidieren, ist die Wechselwirkung zwischen ihnen sehr intensiv, aber kurz. So intensiv, dass andere Kräfte berücksichtigt werden müssen, daher können Fahrzeuge als isoliertes System betrachtet werden.

Die Beschreibung dieser intensiven Interaktion ist jedoch keine leichte Aufgabe, da es sich um Kräfte handelt, die sich im Laufe der Zeit und auch im Weltraum unterscheiden. Angenommen, die Fahrzeuge bilden jedoch ein isoliertes System, die Kräfte zwischen den beiden sind intern und die Bewegungsmenge bleibt erhalten.

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Beibehalten der Bewegung ist es möglich, vorherzusagen, wie sich Fahrzeuge kurz nach der Kollision bewegen werden.

Im Folgenden finden Sie zwei der wichtigsten Naturschutzprinzipien in der Dynamik:

Energieeinsparung

In der Natur werden zwei Arten von Kräften unterschieden: konservativ und nicht konservativ. Das Gewicht ist ein gutes Beispiel für das erstere, während die Reibung von letzterem ist.

Nun, konservative Kräfte sind charakterisiert, weil sie die Möglichkeit bieten, Energie in der Systemkonfiguration zu speichern. Ist die sogenannte potentielle Energie.

Wenn ein Körper dank der Wirkung einer konservativen Kraft wie Gewicht und in Bewegung potenzielle Energie hat, wird solche potenzielle Energie zu kinetischer Energie. Die Summe beider Energien wird als mechanische Energie des Systems bezeichnet und ist diejenige, die erhalten bleibt, dh es bleibt konstant.

Sei ODER Potenzielle Energie, K kinetische Energie und UND_M Mechanische Energie. Wenn Sie auf ein konservatives Kräfte auf ein Objekt einwirken, ist es erfüllt, dass:

UND_M = U + k = konstant

Deshalb:

UND_{M Initial} = E_{M Finale}

Erhaltung der Bewegung

Dieses Prinzip gilt nicht nur, wenn zwei Fahrzeuge kollidieren. Es ist ein Gesetz der Physik mit einem Bereich, der über die makroskopische Welt hinausgeht.

Die Bewegungsmenge bleibt auf der Ebene der Systeme von Solar-, Stern- und Galaxiensystemen erhalten. Und er macht es auch im Atom- und Atomkern, obwohl die Newtonsche Mechanik auf dem Weg ist, gültig zu sein.

Sei P Die Vektormenge der Bewegung gegeben durch:

P = m.v

Abgeleitet P In Bezug auf die Zeit:

DP /dt = d [m.v]/dt

Wenn der Teig konstant bleibt:

DP /dt = m dv/dt = m.Zu

Deshalb können wir auf diese Weise Newtons zweites Gesetz schreiben:

F_Netz = dP /dt

Wenn zwei Körper m₁ und M₂ Sie bilden ein isoliertes System, die Kräfte zwischen ihnen sind intern und nach Newtons drittem Gesetz sind sie gleich und entgegengesetzt F₁ = -F₂, erfüllt sein, das:

DP₁ /dt = - dP₂/dt → d [P₁ + P₂]/dt = 0

Wenn die Ableitung in Bezug auf die Zeit einer Größe null ist, bedeutet dies, dass eine solche Größe konstant bleibt. Daher kann in einem isolierten System bestätigt werden, dass die Bewegung des Systems erhalten bleibt:

P₁ + P₂ = konstant

Auch so, P₁ Und P₂ Sie können einzeln variieren. Die Bewegung eines Systems kann umverteilt werden, aber was zählt, ist, dass seine Summe unverändert bleibt.

Begann Konzepte in Dynamik

Es gibt viele wichtige Konzepte in der Dynamik, aber zwei von ihnen stechen hervor: Masse und Stärke. Auf der Kraft wurde es bereits zuvor erwähnt und dann gibt es eine Liste der bekanntesten Konzepte, die damit in der Untersuchung der Dynamik erscheinen:

Trägheit

Es ist die Eigenschaft, die die Objekte den Änderungen in ihrem Ruhezustand oder der Bewegung widersetzen müssen. Alle Objekte mit Masse haben Trägheit und werden sehr häufig erlebt, beispielsweise bei einem Auto, das sich beschleunigt, und die Passagiere neigen dazu, sich in Ruhe.

Und wenn das Auto scharf anhält, neigen die Passagiere dazu, Bruces zu verlassen, und folgt der Vorwärtsbewegung, die sie zuvor hatten. Daher ist es wichtig, die Sicherheitsgurte immer zu tragen.

Figur 4. Wenn wir mit dem Auto mit dem Auto fahren, gehen wir von Bruces, wenn das Auto scharf bremst. Quelle: Pixabay.

Masse

Die Masse ist das Maß für die Trägheit, da desto größer die Masse eines Körpers ist, desto schwieriger ist es, sie zu bewegen oder seine Bewegung zu verändern. Die Masse ist eine skalare Menge. Dies bedeutet, dass zur Spezifikation der Masse eines Körpers erforderlich ist, um den numerischen Wert plus die ausgewählte Einheit zu geben, die Kilo, Pfund, Gramm und mehr sein kann.

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Gewicht

Gewicht ist die Kraft, mit der die Erde die Objekte in Zentrum anzieht, die nahe an ihrer Oberfläche liegen.

Da es sich um eine Kraft handelt, ist das Gewicht Vektor, daher ist es vollständig angegeben, wenn sein Größen- oder numerischer Wert, seine Richtung und seine Bedeutung angegeben sind, von denen wir bereits wissen, dass sie vertikal nach unten ist.

Obwohl verwandt ist, sind Gewicht und Masse nicht gleich, nicht einmal äquivalent, da der erste ein Vektor und der zweite ein Skalar ist.

Referenzsysteme

Die Beschreibung einer Bewegung kann je nach gewählter Referenz variieren. Diejenigen, die in einem Aufzug steigen.

Wenn ein Körper eine Bewegung in Bezug. Tatsächlich sind die Gesetze von Newton für bestimmte Referenzsysteme anwendbar: diejenigen, die inertial sind.

Im Trägheitsreferenzsysteme, Die Körper beschleunigen sich nicht, es sei denn-.

Fiktive Kräfte

Die fiktiven oder Pseudo-Force-Kräfte erscheinen, wenn die Bewegung eines Körpers in einem beschleunigten Referenzrahmen analysiert wird. Eine fiktive Kraft wird unterschieden, weil es nicht möglich ist, den für sein Aussehen verantwortlichen Agenten zu identifizieren.

Zentrifugalkraft ist ein gutes Beispiel für fiktive Kraft. Die Tatsache, dass dies der Fall ist, macht es jedoch nicht weniger real für diejenigen, die es erleben, wenn sie sich in ihren Autos wenden und das Gefühl haben, dass eine unsichtbare Hand sie aus der Kurve herausschreibt.

Beschleunigung

Dieser wichtige Vektor wurde bereits bereits erwähnt. Ein Objekt erlebt eine Beschleunigung, solange es eine Kraft gibt, die seine Geschwindigkeit variiert.

Arbeit und Energie

Wenn eine Kraft auf ein Objekt wirkt und ihre Position ändert, hat die Kraft einen Job gemacht. Und diese Arbeit kann in Energieform gespeichert werden. Daher erfolgt die Arbeit am Objekt, dank dessen Energie erwerben.

Das folgende Beispiel verdeutlicht den Punkt: Angenommen, eine Person erhöht einen Topf eine bestimmte Höhe über dem Bodenstand.

Dazu müssen Sie eine Kraft anwenden und die Schwerkraft überwinden. Daher wird eine Arbeit im Topf geleist der Boden:

U = m.G.H

Wo M Es ist der Teig, G Es ist Schwerkraft und H Ist die Höhe. Was kann der Topf tun, wenn es so ist? H? Nun, es könnte fallen und wenn es fallen.

Damit eine Kraft arbeiten kann, ist es notwendig, eine Verschiebung zu erzeugen, die parallel zur Kraft sein muss. Wenn dies nicht der Fall ist, wirkt die Kraft immer noch auf das Objekt, funktioniert aber nicht daran.

verwandte Themen

Newtons erstes Gesetz.

Zweites Gesetz von Newton.

Newtons drittes Gesetz.

Materieschutzgesetz.

Verweise

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