6.S: تطبيقات قوانين نيوتن (ملخص)
- Page ID
- 200058
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
الشروط الرئيسية
| منحنى مصرفي | منحنى في طريق منحدر بطريقة تساعد السيارة على تجاوز المنحنى |
| قوة الجذب المركزي | أي قوة صافية تسبب حركة دائرية موحدة |
| قوة كوريوليس | قوة القصور الذاتي التي تسبب الانحراف الواضح للأجسام المتحركة عند عرضها في إطار مرجعي دوار |
| قوة السحب | القوة التي تعارض دائمًا حركة جسم في مائع؛ على عكس الاحتكاك البسيط، تتناسب قوة السحب مع بعض وظائف سرعة الجسم في ذلك السائل |
| احتكاك | القوة التي تعارض الحركة النسبية أو محاولات الحركة بين الأنظمة المتلامسة |
| الخدمات المصرفية المثالية | انحدار المنحنى في الطريق، حيث تسمح زاوية المنحدر للمركبة بالتفاوض على المنحنى بسرعة معينة دون مساعدة الاحتكاك بين الإطارات والطريق؛ القوة الخارجية الصافية على السيارة تساوي قوة الجاذبية الأفقية في حالة عدم وجود احتكاك |
| قوة بالقصور الذاتي | قوة ليس لها أصل مادي |
| احتكاك حركي | القوة التي تعارض حركة نظامين على اتصال ويتحركون بالنسبة لبعضهما البعض |
| إطار مرجعي غير متداخل | إطار مرجعي معجل |
| احتكاك ثابت | القوة التي تعارض حركة نظامين على اتصال ولا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض |
| السرعة الطرفية | السرعة الثابتة التي يحققها الجسم الساقط، والتي تحدث عندما يتم موازنة وزن الجسم بقوة السحب التصاعدية |
المعادلات الرئيسية
| حجم الاحتكاك الإستاتيكي | $$f_ {s}\ leq\ mu_ {s} N$$ |
| حجم الاحتكاك الحركي | $f_ {k} =\ mu_ {k} N$$ |
| قوة الجذب المركزي | $$\ ابدأ {الانقسام} F_ {c} & = m\ frac {v^ {2}} {r}\\\ & = السيد\ أوميغا ^ {2}\ النهاية {الانقسام} $$ |
| الزاوية المثالية لمنحنى منحدر | $$\ تان\ ثيتا =\ frac {v^ {2}} {rg} $$ |
| قوة السحب | $$F_ {D} =\ frac {1} {2} C\ rho A v^ {2} $$ |
| قانون ستوكس | $$F_ {s} = 6\ pi r\ بيتا v$$ |
ملخص
٦.١ حل المسائل باستخدام قوانين نيوتن
- يمكن تطبيق قوانين نيوتن للحركة في العديد من المواقف لحل مشاكل الحركة.
- تحتوي بعض المشكلات على متجهات قوة متعددة تعمل في اتجاهات مختلفة على كائن ما. تأكد من رسم المخططات وحل جميع متجهات القوة في مكونات أفقية وعمودية ورسم مخطط الجسم الحر. قم دائمًا بتحليل الاتجاه الذي يتسارع فيه الكائن بحيث يمكنك تحديد ما إذا كان F net = ma أو F net = 0.
- لا تكون القوة العادية على الجسم دائمًا مساوية في الحجم لوزن الجسم. إذا كان الجسم يتسارع رأسيًا، تكون القوة العادية أقل من أو أكبر من وزن الجسم. أيضًا، إذا كان الجسم على مستوى مائل، تكون القوة العادية دائمًا أقل من الوزن الكامل للكائن.
- تحتوي بعض المشكلات على العديد من الكميات الفيزيائية، مثل القوى أو التسارع أو السرعة أو الموضع. يمكنك تطبيق مفاهيم من الكينماتيكا والديناميكيات لحل هذه المشكلات.
6.2 احتكاك
- الاحتكاك هو قوة اتصال تعارض الحركة أو محاولة الحركة بين نظامين. يتناسب الاحتكاك البسيط مع القوة العادية N التي تدعم النظامين.
- يتم تحديد حجم قوة الاحتكاك الإستاتيكية بين مادتين ثابتتين بالنسبة لبعضهما البعض باستخدام معامل الاحتكاك الإستاتيكي الذي يعتمد على كلتا المادتين.
- يتم تحديد قوة الاحتكاك الحركي بين مادتين تتحركان بالنسبة لبعضهما البعض باستخدام معامل الاحتكاك الحركي، والذي يعتمد أيضًا على كلتا المادتين ويكون دائمًا أقل من معامل الاحتكاك الساكن.
6.3 قوة الجذب المركزي
- قوة الجاذبية المركزية\(\vec{F}_{c}\) هي قوة «تبحث عن المركز» تشير دائمًا إلى مركز الدوران. وهو عمودي على السرعة الخطية ويبلغ حجمه $$F_ {c} = ma_ {c}\ ldotp$$
- الإطارات المرجعية الدوارة والمعجلة لا تعمل بالقصور الذاتي. هناك حاجة إلى قوى القصور الذاتي، مثل قوة كوريوليس، لشرح الحركة في مثل هذه الإطارات.
6.4 قوة السحب والسرعة النهائية
- قوى السحب التي تؤثِّر على جسم يتحرَّك في مائع تعارض الحركة. بالنسبة للأجسام الأكبر حجمًا (مثل كرة البيسبول) التي تتحرك بسرعة في الهواء، يتم تحديد قوة السحب باستخدام معامل السحب (القيم النموذجية موضحة في الجدول 6.2)، ومساحة الجسم التي تواجه السائل، وكثافة السائل.
- بالنسبة للأجسام الصغيرة (مثل البكتيريا) التي تتحرك في وسط أكثر كثافة (مثل الماء)، يتم إعطاء قوة السحب بموجب قانون ستوكس.