ច្បាប់ទាំងបីរបស់ញូតុនគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃមេកានិច ដែលពន្យល់ថាហេតុអ្វីបានជាវត្ថុនៅស្ងៀម ផ្លាស់ទី និងរបៀបដែលពួកវាមានឥទ្ធិពលគ្នាទៅវិញទៅមក។ ច្បាប់ទីមួយប្រាប់ថានៅពេលណាវត្ថុរក្សាល្បឿន; ច្បាប់ទីពីរភ្ជាប់កម្លាំង មวล និងការបង្កើនល្បឿនដោយរូបមន្ត \(F = ma\); ច្បាប់ទីបីពិពណ៌នាថាកម្លាំងតែងតែកើតឡើងជាគូ។ នៅលើទំព័រនេះមានការបញ្ជាក់ត្រឹមត្រូវនៃច្បាប់ទាំងបី រូបមន្តរបស់វា ឧទាហរណ៍ជាក់ស្តែងពីជីវិត ការវិភាគបញ្ហា និងឧបករណ៍បណ្ដុះបណ្ដាលអន្តរកម្ម ដើម្បីសាកល្បងខ្លួនឯងភ្លាមៗ។
តើច្បាប់របស់ញូតុនជាអ្វី
ច្បាប់របស់ញូតុនគឺជាច្បាប់បីដែលពិពណ៌នាពីចលនានៃវត្ថុណាមួយក្រោមឥទ្ធិពលនៃកម្លាំង។ ពួកវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអង់គ្លេសអ៊ីសាក ញូតុននៅក្នុងសតវត្សរ៍ទី ១៧ ហើយចាប់តាំងពីពេលនោះមកពួកវាបានក្លាយជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃមេកានិចបុរាណទាំងមូល៖ ចាប់ពីការហោះហើររបស់បាល់រហូតដល់ចលនារបស់ភព។
ដោយសង្ខេប អត្ថន័យនៃច្បាប់នីមួយៗគឺដូចនេះ:
- ច្បាប់ទីមួយ (ច្បាប់នៃនិច) — វត្ថុដោយខ្លួនឯងមិនផ្លាស់ប្តូរល្បឿនទេ។ ដើម្បីបង្កើនល្បឿនបញ្ឈប់ ឬបង្វែរវាត្រូវការកម្លាំង។
- ច្បាប់ទីពីរ — កាន់តែខ្លាំងកម្លាំង និងកាន់តែតូចម៉ាស់ កាន់តែខ្លាំងវត្ថុបង្កើនល្បឿន៖ \(a = \dfrac{F}{m}\)។
- ច្បាប់ទីបី — កម្លាំងតែងតែធ្វើសកម្មភាពជាគូ៖ ប្រសិនបើវត្ថុមួយរុញវត្ថុមួយទៀត វត្ថុទីពីររុញវត្ថុទីមួយដោយកម្លាំងស្មើគ្នាក្នុងទិសដៅផ្ទុយ។
ច្បាប់ទាំងនេះធ្វើការជាមួយគ្នា៖ ច្បាប់ទីមួយណែនាំគំនិតនៃកម្លាំង ច្បាប់ទីពីរអនុញ្ញាតឱ្យគណនាវា ច្បាប់ទីបីបង្ហាញថាកម្លាំងគឺជាអន្តរកម្មរវាងវត្ថុពីរជានិច្ច។
ច្បាប់ទីមួយ ទីពីរ និងទីបីរបស់ញូតុន៖ ការបញ្ជាក់ និងរូបមន្ត
ខាងក្រោមនេះគឺជាកាតបី៖ ការបញ្ជាក់នៃច្បាប់នីមួយៗ រូបមន្តរបស់វា និងឧទាហរណ៍ដែលអាចយល់បានពីជីវិត។
ការប្រៀបធៀបច្បាប់ទាំងបីរបស់ញូតុន
ដើម្បីកុំឱ្យច្រឡំច្បាប់ទាំងនេះ វាមានប្រយោជន៍ក្នុងការមើលពួកវានៅក្បែរគ្នា៖ ច្បាប់នីមួយៗនិយាយអំពីអ្វី រូបមន្តរបស់វាជាអ្វី និងលក្ខណៈអ្វីដែលត្រូវស្គាល់វាក្នុងបញ្ហា។
| ច្បាប់ | រូបមន្ត | និយាយអំពីអ្វី |
|---|---|---|
| ទីមួយ | $\vec{F}=0 \Rightarrow \vec{v}=const$ | ដោយគ្មានកម្លាំង វត្ថុរក្សាល្បឿន (និច) |
| ទីពីរ | $F = ma$ | កម្លាំងកំណត់ការបង្កើនល្បឿន; ម៉ាស់ «ត้าน» ការបង្កើនល្បឿន |
| ទីបី | $\vec{F}_{12}=-\vec{F}_{21}$ | កម្លាំងកើតឡើងជាគូរវាងវត្ថុពីរ |
ការវិភាគបញ្ហាលើច្បាប់របស់ញូតុន
បញ្ហា 1. រកការបង្កើនល្បឿន (ច្បាប់ទីពីរ)
លក្ខខណ្ឌ៖ វត្ថុមួយមានម៉ាស់ \(m = 2\) គីឡូក្រាមត្រូវបានកម្លាំង \(F = 10\) N ធ្វើសកម្មភាព។ រកការបង្កើនល្បឿន។
ដំណោះស្រាយ។ ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន \(F = ma\) ដំណើរការ។ យើងបង្ហាញការបង្កើនល្បឿន៖
ចម្លើយ៖ \(a = 5\) m/s²។ ការបង្កើនល្បឿនមានទិសដៅដូចគ្នាទៅនឹងកម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាព។
បញ្ហា 2. រកកម្លាំង (ច្បាប់ទីពីរ)
លក្ខខណ្ឌ៖ វត្ថុមួយមានម៉ាស់ \(m = 4\) គីឡូក្រាមផ្លាស់ទីដោយមានការបង្កើនល្បឿន \(a = 3\) m/s²។ តើកម្លាំងណាដែលបង្កើនល្បឿនវា?
ដំណោះស្រាយ។ ដោយផ្ទាល់ពីច្បាប់ទីពីរ៖
ចម្លើយ៖ \(F = 12\) N។ តាមវិធីដូចគ្នានេះដែរ អ្នកអាចរកម៉ាស់បាន៖ \(m = \dfrac{F}{a}\)។
បញ្ហា 3. គូកម្លាំង (ច្បាប់ទីបី)
លក្ខខណ្ឌ៖ មនុស្សម្នាក់រុញជញ្ជាំងដោយកម្លាំង 200 N។ តើជញ្ជាំងរុញមនុស្សដោយកម្លាំងប៉ុន្មាន?
ដំណោះស្រាយ។ យោងតាមច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុន កម្លាំងនៃអន្តរកម្មគឺស្មើគ្នាក្នុងទំហំ និងផ្ទុយគ្នាក្នុងទិសដៅ៖ \(\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}\)។
ដូច្នេះ ជញ្ជាំងឆ្លើយតបទៅមនុស្សដោយកម្លាំងដែលមានទំហំដូចគ្នា — 200 N ប៉ុន្តែមានទិសដៅផ្ទុយ។ ដោយសារតែរឿងនេះ មនុស្សមិន«ធ្លាយ» ចូលទៅក្នុងជញ្ជាំងទេ ប៉ុន្តែអាចរុញវាចេញបាន។
សំខាន់៖ កម្លាំងពីរនេះត្រូវបានអនុវត្តទៅលើវត្ថុផ្សេងគ្នា (មួយទៅជញ្ជាំង មួយទៀតទៅមនុស្ស) ដូច្នេះពួកវាមិនសមតុល្យគ្នាទេ។
កំហុសទូទៅក្នុងច្បាប់របស់ញូតុន
-
គេគិតថាកម្លាំងនៃសកម្មភាព និងប្រតិកម្ម (ច្បាប់ទីបី) សមតុល្យគ្នាទៅវិញទៅមក ដូច្នេះ«គ្មានអ្វីកើតឡើងទេ។»
កម្លាំងទាំងនេះត្រូវបានអនុវត្តទៅលើវត្ថុផ្សេងគ្នា៖ មួយទៅវត្ថុទីមួយ មួយទៀតទៅវត្ថុទីពីរ។ កម្លាំងដែលត្រូវបានអនុវត្តទៅលើវត្ថុតែមួយប៉ុណ្ណោះដែលអាចសមតុល្យគ្នាបាន។ ដូច្នេះ គូកម្លាំងនៃច្បាប់ទីបីមិនដែល«លុប» ចលនាទេ។
-
ច្រឡំម៉ាស់ និងទម្ងន់៖ ដាក់ទម្ងន់របស់វត្ថុជាញូតុនជំនួសម៉ាស់ជាគីឡូក្រាមក្នុង $F = ma$។
ម៉ាស់ \(m\) គឺជាបរិមាណសារធាតុ ត្រូវបានវាស់ជាគីឡូក្រាម ហើយមានលក្ខណៈដូចគ្នាគ្រប់ទីកន្លែង។ ទម្ងន់គឺជាកម្លាំង ដែលវត្ថុចុចលើទ្រនាប់ ត្រូវបានវាស់ជាញូតុន៖ \(P = mg\)។ ក្នុងរូបមន្តច្បាប់ទីពីរ ត្រូវដាក់ម៉ាស់ជាគីឡូក្រាមប៉ុណ្ណោះ។
-
គេគិតថានៅពេល $F = 0$ វត្ថុត្រូវតែនៅស្ងៀម។
ច្បាប់ទីមួយអនុញ្ញាតឱ្យមានពីរជម្រើស៖ វត្ថុអាចនៅស្ងៀម ឬផ្លាស់ទីឯកសណ្ឋានក្នុងបន្ទាត់ត្រង់។ ប្រសិនបើផលបូកនៃកម្លាំងស្មើនឹងសូន្យ វត្ថុដែលកំពុងផ្លាស់ទីគ្រាន់តែបន្តផ្លាស់ទីដោយល្បឿនដូចគ្នា មិនមែនឈប់ទេ។
-
គេគិតថាដើម្បីរក្សាចលនា វត្ថុត្រូវការកម្លាំងជាប្រចាំ។
កម្លាំងត្រូវការដើម្បីផ្លាស់ប្តូរល្បឿន (បង្កើនល្បឿនបន្ថយល្បឿន បង្វែរ) មិនមែនគ្រាន់តែផ្លាស់ទីទេ។ នៅពេលគ្មានកម្លាំងកកិត វត្ថុនឹងផ្លាស់ទីជារៀងរហូតដោយគ្មានកម្លាំងអ្វីឡើយ — នេះគឺជាច្បាប់នៃនិច។
សំណួរ និងចម្លើយ
តើមានភាពខុសគ្នាអ្វីខ្លះរវាងច្បាប់ទីមួយ និងច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន?
ច្បាប់ទីមួយពិពណ៌នាពីករណីពិសេសមួយនៅពេលកម្លាំងស្មើសូន្យ៖ បន្ទាប់មក វត្ថុរក្សាល្បឿន (នៅស្ងៀម ឬផ្លាស់ទីឯកសណ្ឋាន)។ ច្បាប់ទីពីរគឺជាច្បាប់ទូទៅ៖ វាបង្ហាញពីអ្វីដែលកើតឡើងនៅពេលកម្លាំងមិនស្មើសូន្យ ហើយអនុញ្ញាតឱ្យគណនាការបង្កើនល្បឿនតាមរូបមន្ត \(a = F/m\)។ ជាការពិត ច្បាប់ទីមួយគឺជាច្បាប់ទីពីរនៅពេល \(F = 0\)។
តើច្បាប់ទាំងបីរបស់ញូតុនបញ្ជាក់យ៉ាងដូចម្ដេចដោយសង្ខេប?
ទីមួយ៖ ដោយគ្មានកម្លាំង វត្ថុរក្សាល្បឿន។ ទីពីរ៖ ការបង្កើនល្បឿនស្មើនឹងកម្លាំងចែកដោយម៉ាស់ (\(a = F/m\))។ ទីបី៖ វត្ថុមានឥទ្ធិពលគ្នាទៅវិញទៅមកដោយកម្លាំងស្មើគ្នា និងផ្ទុយគ្នា។
តើច្បាប់របស់ញូតុនមានប្រសិទ្ធភាពក្នុងស្ថានភាពគ្មានទំនាញទេ?
បាទ។ ស្ថានភាពគ្មានទំនាញមានន័យថាវត្ថុមិនចុចលើទ្រនាប់ (ទម្ងន់ស្មើសូន្យ) ប៉ុន្តែម៉ាស់ និងកម្លាំងមិនបាត់ទៅណាទេ។ ក្នុងស្ថានភាពគ្មានទំនាញ ច្បាប់ទាំងបីមានប្រសិទ្ធភាព៖ ដើម្បីបង្កើនល្បឿនវត្ថុ ត្រូវការកម្លាំងដូចគ្នា (\(F = ma\)) ហើយនៅពេលរុញចេញមានគូកម្លាំងកើតឡើង (ច្បាប់ទីបី)។ ដោយសារតែរឿងនេះ អវកាសយានិកអាចផ្លាស់ទីបានដោយរុញចេញពីជញ្ជាំងស្ថានីយ៍។
និចគឺជាអ្វីក្នុងពាក្យសាមញ្ញ?
និចគឺជាលក្ខណៈរបស់វត្ថុក្នុងការរក្សាល្បឿនរបស់វា ដរាបណាកម្លាំងមិនធ្វើសកម្មភាពលើវា។ កាន់តែធំម៉ាស់ កាន់តែខ្លាំងនិច ហើយកាន់តែពិបាកផ្លាស់ប្តូរចលនារបស់វត្ថុ។ ជាការពិត និចគឺជាអ្វីដែលរុញអ្នកដំណើរទៅមុខពេលឈប់ និងទៅក្រោយពេលបង្កើនល្បឿន។
តើកម្លាំងត្រូវបានវាស់ក្នុងឯកតាអ្វី ហើយ 1 ញូតុនគឺជាអ្វី?
កម្លាំងត្រូវបានវាស់ជាញូតុន (N)។ ពីរូបមន្ត \(F = ma\)៖ 1 ញូតុនគឺជាកម្លាំងដែលផ្ដល់ឱ្យវត្ថុមួយគីឡូក្រាមនូវការបង្កើនល្បឿន 1 m/s²។ នោះគឺ 1 N = 1 kg·m/s²។
