Rumus Hukum Pertama Newton, Eksperimen dan Latihan

Itu Hukum Pertama Newton, juga dikenal sebagai Hukum Kelinya, Ini pertama kali diusulkan oleh Isaac Newton, fisik, ahli matematika, filsuf, teolog, penemu dan alkemis. Undang -undang ini menetapkan yang berikut: "Jika suatu objek tidak dikenakan kekuatan apa pun, atau jika kekuatan yang bertindak padanya dibatalkan satu sama lain, maka itu akan terus bergerak dengan kecepatan konstan dalam garis lurus."

Dalam pernyataan ini kata kunci bersambung. Jika premis hukum terpenuhi, maka objek akan berlanjut dengan gerakannya seperti yang terjadi. Kecuali jika kekuatan yang tidak seimbang muncul dan mengubah keadaan gerakan.

Penjelasan Hukum Pertama Newton. Sumber: Made sendiri.

Ini berarti bahwa jika objek sedang istirahat akan terus beristirahat, kecuali jika suatu kekuatan mengeluarkannya dari keadaan itu. Ini juga berarti bahwa jika suatu objek bergerak dengan kecepatan tetap ke arah yang lurus, itu akan terus bergerak seperti itu. Hanya akan berubah ketika agen eksternal menggunakan kekuatan padanya dan mengubah kecepatannya.

[TOC]

Latar belakang hukum

Isaac Newton lahir di Woolshorpe Manor (Inggris) pada 4 Januari 1643 dan meninggal di London pada 1727.

Tanggal pasti di mana Sir Isaac Newton menemukan tiga hukum dinamika tidak diketahui dengan pasti, termasuk undang -undang pertama. Tetapi diketahui bahwa itu jauh sebelum publikasi buku terkenal itu Prinsip Matematika Filsafat Alam, 5 Juli 1687.

Kamus Akademi Royal Spanyol mendefinisikan kata inersia sebagai berikut:

"Dimiliki oleh tubuh mempertahankan status istirahat atau gerakan mereka jika bukan karena tindakan suatu kekuatan".

Istilah ini juga digunakan untuk menegaskan bahwa situasi apa pun tetap tidak berubah karena tidak ada upaya yang dilakukan untuk mencapainya, oleh karena itu kadang -kadang kata inersia memiliki konotasi atau pengabaian rutin.

Visi Pra -Newtonian

Sebelum ke Newton, ide -ide dominan adalah ide -ide filsuf besar Yunani, Aristoteles, yang mengklaim bahwa agar suatu objek tetap bergerak, perlu bahwa suatu kekuatan bertindak di atasnya. Saat gaya berhenti, maka gerakan itu juga akan melakukannya. Tidak demikian, tetapi bahkan hari ini banyak yang berpikir begitu.

Galileo Galilei, seorang astronom dan fisikawan Italia yang brilian yang hidup antara 1564 dan 1642, mengalami dan menganalisis pergerakan tubuh.

Salah satu pengamatan Galileo adalah bahwa tubuh yang meluncur pada permukaan yang halus dan dipoles dengan impuls awal tertentu, membutuhkan waktu lebih lama untuk berhenti dan memiliki rute yang lebih besar dalam garis lurus, sejauh gesekan antara tubuh dan permukaan lebih rendah.

Jelaslah bahwa Galileo mengelola gagasan inersia, tetapi tidak merumuskan pernyataan setepat Newton.

Dapat melayani Anda: Saldo Terjemahan: Kondisi, Contoh, Latihan

Berikut adalah beberapa percobaan sederhana, yang dapat dilakukan pembaca dan menguatkan hasilnya. Pengamatan juga akan dianalisis sesuai dengan pandangan Aristotelian tentang gerakan dan visi Newton.

Eksperimen tentang inersia

Eksperimen 1

Sebuah kotak dipromosikan di lantai dan kemudian kekuatan pendorong ditangguhkan. Kami mengamati bahwa kotak itu melakukan perjalanan kecil sampai berhenti.

Mari kita menafsirkan percobaan sebelumnya dan hasilnya, dalam kerangka teori sebelum Newton dan kemudian menurut hukum pertama.

Dalam penglihatan Aristotelian, penjelasannya sangat jelas: kotak itu berhenti karena kekuatan yang bergerak itu ditangguhkan.

Dalam penglihatan Newtonian, kotak di lantai/lantai tidak dapat terus bergerak dengan kecepatan yang dimilikinya pada saat pasukan ditangguhkan, karena antara lantai dan kotak ada kekuatan yang tidak seimbang, yang membuat kecepatan menurun sampai kotak berhenti. Ini adalah kekuatan gesekan.

Dalam percobaan ini tempat hukum pertama Newton tidak terpenuhi, jadi kotak itu berhenti.

Eksperimen 2 

Sekali lagi itu adalah kotak di lantai/lantai. Pada kesempatan ini kekuatan dipertahankan di dalam kotak, sehingga gaya gesekan mengkompensasi atau seimbang. Ini terjadi ketika kita mendapatkan kotak untuk terus berlanjut dan ke arah yang lurus.

Eksperimen ini tidak bertentangan dengan visi Aristotelian tentang gerakan: kotak bergerak terus -menerus karena kekuatan diberikan padanya.

Juga tidak bertentangan dengan pendekatan Newton, karena semua kekuatan yang bertindak di kotak seimbang. Mari kita lihat:

• Dalam arah horizontal gaya yang diberikan pada kotak adalah sama dan arahnya bertentangan dengan gaya gesekan antara kotak dan lantai.
• Kemudian gaya net dalam arah horizontal adalah nol, itulah sebabnya kotak mempertahankan kecepatan dan arahnya.

Juga dalam arah vertikal gaya seimbang, karena berat kotak yang merupakan gaya yang menunjuk ke bawah secara vertikal dikompensasi secara tepat oleh gaya kontak (atau normal) yang diberikan tanah pada kotak secara vertikal ke atas.

Ngomong -ngomong, berat kotak disebabkan oleh daya tarik gravitasi bumi.

Eksperimen 3

Kami melanjutkan dengan kotak yang didukung di lantai. Dalam arah vertikal gaya seimbang, yaitu gaya vertikal bersih nol. Pasti akan sangat mengejutkan jika kotak itu naik.  Tapi di arah horizontal ada gaya gesekan.

Dapat melayani Anda: Keuntungan Mekanik: Formula, Persamaan, Perhitungan, dan Contoh

Sekarang, agar premis hukum pertama Newton dipenuhi, kita perlu mengurangi gesekan ke ekspresi minimumnya. Ini dapat dicapai kira -kira jika kita mencari permukaan yang sangat halus yang kita semprotkan minyak silikon.

Karena minyak silikon mengurangi gesekan hampir menjadi nol, jadi ketika kotak ini secara horizontal, ia akan mempertahankan kecepatan dan arahnya dengan bagian yang panjang.

Ini adalah fenomena yang sama yang terjadi dengan skater di jalur es, atau dengan disk hoki es saat mereka dikendarai dan lepaskan dengan akun mereka sendiri.

Dalam situasi yang dijelaskan, di mana rubb.

Dalam visi Aristotelian ini tidak dapat terjadi, karena menurut teori naif ini, gerakan hanya terjadi ketika ada gaya bersih pada objek yang bergerak.

Permukaan es dapat dipertimbangkan dengan sedikit gesekan. Sumber: Pixabay.

Penjelasan Hukum Pertama Newton

Inersia dan massa

Massa adalah jumlah fisik yang menunjukkan jumlah materi yang berisi tubuh atau objek.

Massa kemudian merupakan sifat intrinsik materi. Tetapi materi terdiri dari atom, yang memiliki massa. Massa atom terkonsentrasi dalam nukleus. Itu adalah proton dan neutron nukleus yang secara praktis menentukan massa atom dan materi.

Massa umumnya diukur dalam kilogram (kg), ini adalah unit dasar dari Sistem Unit Internasional (SI).

Prototipe atau referensi kg adalah silinder platinum dan iridium yang disimpan di Kantor Bobot dan Langkah -langkah Internasional di Sèvres di Prancis, meskipun pada tahun 2018 itu terkait dengan konstanta Planck dan definisi baru mulai berlaku mulai 20 Mei 2019.

Nah, kebetulan inersia dan adonan terkait. Massa yang lebih besar, inersia yang lebih besar memiliki objek. Jauh lebih sulit atau mahal dalam hal energi untuk mengubah keadaan pergerakan yang lebih masif daripada yang kurang masif lainnya.

Contoh

Misalnya, lebih banyak kekuatan dan lebih banyak pekerjaan yang diperlukan untuk mengambil sekotak satu ton (1000 kg) dari istirahat daripada satu kilogram (1 kg) lainnya. Itulah mengapa biasanya dikatakan bahwa yang pertama memiliki lebih banyak inersia dari yang kedua.

Karena hubungan antara inersia dan massa, Newton menyadari bahwa kecepatan tidak mewakili keadaan gerakan. Itulah sebabnya dia mendefinisikan jumlah yang dikenal sebagai jumlah gerakan salah satu momentum yang dilambangkan dengan liriknya P Dan itu adalah produk dari massa M Untuk kecepatan v:

Itu dapat melayani Anda: hukum grashof: kasus, mekanisme, contoh, aplikasi

 P = M v

Tebal di P dan di v Mereka menunjukkan bahwa ini adalah kuantitas fisik vektor, yaitu jumlahnya dengan besarnya, arah dan makna.

Sebaliknya Misa M Itu adalah kuantitas skalar, yang diberi angka yang mungkin lebih besar dari atau sama dengan nol, tetapi tidak pernah negatif. Sampai saat ini, objek massa negatif belum ditemukan di alam semesta yang diketahui.

Newton membawa imajinasinya dan abstrasinya ke ekstrem, mendefinisikan panggilan itu Partikel bebas. Partikel adalah titik material. Artinya, ini seperti titik matematika tetapi dengan massa:

Partikel bebas adalah partikel yang begitu terisolasi, sejauh ini dari objek lain di alam semesta sehingga tidak ada yang dapat mengerahkan beberapa interaksi atau kekuatan di atasnya.

Kemudian Newton melanjutkan untuk mendefinisikan sistem referensi inersia, yang akan menjadi yang di mana ketiga undang -undang mereka diterapkan. Berikut adalah definisi sesuai dengan konsep -konsep ini:

Sistem referensi inersia

Setiap sistem koordinat yang terkait dengan partikel bebas, atau yang ditransfer dengan kecepatan konstan sehubungan dengan partikel bebas akan menjadi sistem referensi inersia.

Hukum pertama Newton (hukum inersia)

Jika suatu partikel bebas, maka ia memiliki jumlah gerakan yang konstan sehubungan dengan sistem referensi inersia.

Hukum pertama Newton dan jumlah gerakan. Sumber: Made sendiri.

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Album hoki adalah 160 gram di gelanggang es pada 3 km/jam. Temukan Jumlah Gerakan Anda.

Larutan

Massa album dalam kilogram adalah: m = 0.160 kg.

Kecepatan dalam meter di atas kedua: v = (3/3.6) m/s = 0.8333 m/s

Jumlah gerakan atau momentum P dihitung sebagai berikut: p = m*v = 0.1333 kg* m/s,

Latihan 2

Gesekan pada album sebelumnya dianggap batal, jadi momentumnya dipertahankan sementara tidak ada yang mengubah jalan lurus dari album. Namun, diketahui bahwa dua kekuatan bertindak di album: berat cakram dan kekuatan kontak atau normal yang dilakukan lantai di atasnya.

Hitung nilai gaya normal di Newton dan arahnya.

Larutan

Saat momentum dipertahankan, kekuatan yang dihasilkan pada album hoki harus nol. Titik berat titik vertikal ke bawah dan ok: p = m *g = 0.16 kg * 9.81 m/s²

Gaya normal harus menangkal berat, jadi harus mendaftar secara vertikal ke atas dan besarnya akan menjadi 1.57 n.

Artikel yang menarik

Contoh hukum Newton dalam kehidupan nyata.

Referensi

1. Alonso m., Finn e. Volume Fisika I: Mekanika. 1970. Dana Pendidikan Inter -American S.KE.
2. Hewitt, hlm. Ilmu Fisik Konseptual. Edisi Kelima. Pearson. 67-74.
3. Muda, Hugh. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. Edisi ke -14. Pearson. 105 - 107.