Newton I. törvényének alkalmazása | Erők és Newton törvényei | Fizika | Khan Academy

Egy kis kvíz Newton I. törvényével kapcsolatban. Készítette: Sal Khan.

Fizika a Khan Academyn: https://hu.khanacademy.org/science/fizika

A fizika azoknak az általános törvényszerűségeknek a tudománya, melyek a körülöttünk lévő fizikai világot irányítják. Elsőként a mozgást vizsgáljuk, majd az erőkről, a lendületről, energiáról és a fizika sok más fogalmáról tanulunk. Hogy minél jobban megértsd a fizikát, erős algebra tudásra és alapszintű trigonometriai ismeretekre lesz szükséged.

A Khan Academy nonprofit szervezet, melynek küldetése, hogy világszínvonalú oktatást biztosítson bárkinek, bárhol, ingyen. Számos területen kínálunk oktató videókat, szöveges tananyagokat, feladatokat és kvízeket, többek közt a matematika, biológia, kémia, fizika, történelem, közgazdaságtan, pénzügy, nyelvtan területén, valamint az óvodai tanulásban is. Tanári eszköztárunk és adatrendszerünk segítségével a tanárok támogatni tudják a diákok készségeinek, hozzáállásának, gondolkodásmódjának fejlődését, hogy sikeresek legyenek a tanulásban és az iskolán túl is. A Khan Academy tananyagait több tucat nyelvre lefordították, a világon havonta 15 millió ember tanul itt. Nonprofit szervezetként minden segítséget örömmel fogadunk.

A Khan Academy magyar szervezete az Akadémia Határok Nélkül Alapítvány: http://akademiahataroknelkul.hu/

Adományozz, vagy jelentkezz önkéntesnek itt: http://akademiahataroknelkul.hu/tamogatas/

Most, hogy megismertük
Newton első törvényét,

csináljunk meg egy kis kvízt.

Azt szeretném,
hogy találd ki,

hogy ezek közül az állítások közül
melyek igazak.

Az első állítás:
„Ha egy testre ható eredő erő nulla,

akkor a sebességvektora
nem fog változni.”

Érdekes.

Második állítás:

„Ha egy testre ható erők
eredője nem nulla,

akkor ez mindig hatással lesz
a test sebességének nagyságára.”

Szintén egy érdekes állítás.

Harmadik állítás:

„A kezdetben mozgásban lévő testek

azért állnak meg a mindennapi életben,

mert a rájuk ható erők eredője nem nulla.”

És a negyedik állítás:

„Ha egy testre ható erők
eredője nem nulla,

akkor mindig meg fog változni
a test mozgásának iránya.”

Hagyom, hogy gondolkodj rajta.

Gondoljuk végig állításról állításra.

Az első állításunk:

„Ha egy testre ható eredő erő nulla,

akkor a sebességvektora
nem fog változni.”

Ez teljesen igaz.

Ez valójában egy másik megfogalmazása

Newton első törvényének.

Tegyük fel, hogy van egy test,

ami a világűrben halad
valamilyen sebességgel,

tehát valamilyen sebességgel,
valamilyen irányba,

talán a világűr mélyén.

Az egyszerűség kedvéért
feltételezzük,

hogy nincs gravitációs kölcsönhatás.

Mindig lesz valamekkora,

de feltételezzük, hogy nincs
gravitációs kölcsönhatás.

Abszolút semennyi részecske,

amibe beleütközne,
abszolút vákuum.

Ez a test örökké
mozgásban fog maradni.

A sebességvektora nem fog változni.

Sem a sebesség nagysága,
sem az iránya nem fog változni.

Ez teljesen igaz.

Második állítás:

„Ha egy testre ható erők
eredője nem nulla,

akkor ez mindig hatással van
a test sebességének a nagyságára.”

A kulcsszó itt a „sebesség nagysága”.

Ha azt írtam volna, hogy
„hatással van a test sebességére”,

akkor ez egy igaz állítás lenne.

A testre ható erő

mindig hatással van a test sebességére.

Ez igaz.

De azt írtam ide,
hogy a „sebesség nagysága”.

A sebességnagyság
a sebességvektor nagysága,

nem veszi számításba az irányt.

Hogy lásd,
miért hamis ez a második állítás,

elgondolkodhatsz néhány dolgon.

Csinálni fogunk több videót

a centripetális gyorsulásról,
centripetális erőről,

azaz a kör középpontja felé
mutató erőről,

ha ez nem egészen érthető számodra
ebben a pillanatban.

Képzeld el, hogy egy
jégpályára tekintünk fentről.

Van egy korcsolyázó,

ez a korcsolyázó feje,

és ebbe az irányba halad.

Most képzeld el,
hogy ebben a pillanatban

elkap egy kötelet,
ami ki van kötve

egy póznához a jégpályán.

Fentről tekintünk minderre,

ez itt a kötél.

Mi fog történni?

A korcsolyázó haladni fog,

de a mozgásának iránya megváltozik.

Kapaszkodhat a kötélbe,

és amíg kapaszkodik,

addig körbe-körbe fog menni.

Amikor pedig elengedi a kötelet,

akkor elkezd abba az irányba haladni,

amerre haladt,
amikor elengedte a kötelet.

Abba az irányba fog haladni.

Ha feltételezzük,

hogy a súrlódás a jégpályán
nagyon-nagyon-nagyon kicsi,

akkor a sebességének
a nagysága állandó lesz.

Tehát a kör középpontja felé
mutató erő, a kötélerő,

ami a korcsolyázót húzza
ebben a szituációban,

csak a korcsolyázó mozgásának
irányát változtatná meg.

Tehát egy erő

nem feltétlenül befolyásolja
a test sebességének a nagyságát.

Gyakran befolyásolja,

de ebben a szituációban

csak a korcsolyázó sebességének
irányára lenne hatással.

Egy másik ehhez hasonló szituáció

– itt is megjelenik a centripetális gyorsulás,

a kör középpontja felé mutató erő,

a kör középpontja felé
mutató gyorsulás –

egy műhold Föld körüli pályán,

vagy bármi más Föld körüli pályán.

Tehát ha ez valamilyen bolygó,

és ez a bolygó egyik holdja,

akkor a hold a bolygó körüli pályán marad
a gravitációs vonzás miatt,

ami megváltoztatja
a test sebességének irányát,

de a sebesség nagyságát nem.

A sebesség nagysága
pontosan ugyanaz végig.

Tehát ez volt itt a sebessége.

Ha a bolygó nem lenne ott,
akkor a test

ugyanabba az irányba
haladna örökkön-örökké.

De a bolygónak van

egy befele mutató
gravitációs ereje.

Fogunk még beszélni
a gravitációs erőről a jövőben.

Ez a befele mutató gravitációs erő

gyorsítani fogja ezt a testet
a bolygó felé, miközben halad.

És valamennyi idő elteltével

ennek a testnek a sebességvektora

- ha hozzáadod a korábbi
sebességvektorhoz

a sebességváltozást - ,
ez az új sebességvektor.

Miután haladt egy kicsit,
ez az új sebességvektor,

valahogy így nézhet ki.

Mindig pontosan akkora
sebességgel halad,

hogy a gravitációs erő

mindig merőleges a pálya
adott pontbeli érintőjére.
.

Pont akkora sebessége,
hogy nem megy el a világűr mélyére,

és nem is csapódik bele a Földbe.

Erre ki fogunk térni részletesebben.

De az egyszerű válasz az,
hogy a testre ható erők eredője

mindig befolyásolja
a test sebességvektorát.

Lehet, hogy a sebesség nagyságát,
vagy az irányát, vagy mindkettőt,

de nem kell,
hogy mindkettőre hatással legyen.

Lehet csak a sebesség nagyságára
vagy csak az irányára.

Tehát ez egy helytelen állítás.

A harmadik állítás:

„A kezdetben mozgásban lévő testek

azért állnak meg
a mindennapi életben,

mert a rájuk ható erők
eredője nem nulla.”

Ez teljesen igaz.

Vegyük ezt a példát:

Ha fogok egy testet,
fogom a könyvemet,

és megpróbálom az asztalon csúsztatni,

akkor azért áll meg,

mert a súrlódási erő hat rá.

A könyv felülete súrlódik

az asztal felületén.

Ha egy medencében lennék

- ahol a víz nem áramlik -,

és megpróbálnék
egy testet meglökni a vízben,

egyszer megállna

a víz közegellenállása miatt.

A víz erőt fejt ki

a mozgás irányával ellentétesen.

Ez az, ami lelassítja [a testet].

A mindennapi életben

azért nem látjuk a dolgokat
örökké menni,

mert van súrlódás, légellenállás,

vagyis súrlódás az adott felületek között.

Az utolsó állítás:

„Ha egy testre ható erők
eredője nem nulla,

akkor mindig meg fog változni
a test mozgásának iránya.”

Talán ezt a legkönnyebb elképzelni.

Mindig találkozunk ezzel a helyzettel.

Tegyük fel, hogy van itt egy hasáb,

ami ebbe az irányba halad
valamekkora sebességgel

- 5 méter per szekundummal.

Ha hatok rá egy erővel
ugyanebbe az irányba

- tehát itt ez az erő -,

ha ugyanebbe az irányba mutat az erő,

akkor csak fel fogom gyorsítani,
ugyanebbe az irányba.

Tehát nem feltétlenül
fogom megváltoztatni [az irányt].

Még akkor sem, ha ellentétes
irányú erőt fejtenék ki.

Lelassítanám, de nem feltétlenül
változtatnám meg az irányát.

Megváltoztathatnám az irányát azzal,
ha valami ilyesmit csinálnék,

de nem feltétlenül.

Nem feltétlenül változtatom meg

a mozgás irányát.

Tehát ez nem igaz.

Ha a testre ható erők
eredője nem nulla,

nem mindig változik meg
a test mozgásának iránya.

Megváltozhat, mint ezekben
az esetekben is, de nem mindig.

Tehát a „mindig” az, ami
ezt hamissá teszi.