Objekt Motstår Förändring

Newtons Första Lag

Ett objekt som vilar fortsätter att vila, och ett objekt i rörelse fortsätter att röra sig på samma hastighet och i samma riktning: om det inte påverkas av en obalanserad kraft.

Denna egenskap kallas inerti. Allt i universum motstår att få sin rörelse ändrad.

En bok som ligger på en bänk kommer att ligga kvar där för evigt om den inte får en knuff. En ishockeypuck som glider på is utan friktion skulle glida i en rak linje för evigt om den inte stoppas.

Detta var revolutionerande. Innan Newton trodde folk att objekt naturligt försaktar. Newton insåg att försakring inte är naturligt: det händer bara på grund av krafter som friktion och luftmotstånd.

Inerti i Vardagen

Du Upplever Inerti Varje Dag

Säten finns på grund av inertiamoment. När en bil plötsligt stannar, fortsätter du inte att stanna med bilen: ditt kropp behåller fordonets ursprungliga hastighet framåt. Säkerhetsbältet är den obalanserade kraften som stoppar dig.

Kaffebordtricket fungerar på grund av inertiamoment. Tallrikarna är i vila och motstår att flyttas. Om du drar duk snabbt nog, har friktion inte tid att accelerera tallrikarna, och de står kvar.

En fotboll på marken står stilla perfekt tills någon sparkar den. Den har ingen önskan att röra sig, ingen benägenhet att röra sig. Den är fullständigt likgiltig.

Kraft Jämför Massa Gånger Acceleration

Newtons andra lag

Kraft jämför massa gånger acceleration: F = ma

Detta är den mest användbara ekvationen i hela fysiken. Den talar om tre saker åt gången:

1. Ju mer kraft du tillämpar på ett objekt, desto mer accelererar det (hastighetsökning, hastighetsminskning eller förändring av riktning).

2. Ju mer massa ett objekt har, desto mindre accelererar det för samma kraft.

3. Om du vet någon av de tre värdena: kraft, massa eller acceleration: kan du beräkna det tredje.

Massa är hur mycket materie ett objekt innehåller. Det mäts i kilogram.

Acceleration är hur snabbt hastighet ändras. Det mäts i meter per sekund kvadrat (m/s²).

Kraft mäts i Newton (N): ja, enheten är namngiven efter honom.

Använda F = ma

Dra handväska

Tänk på detta scenario: du är på en stormarknad. Du drar en tom handväska och den rullar lätt. Därefter fyller du handväska med tunga varor och drar med samma kraft.

Varje Åtgärd Har en Jämförbar Motåtgärd

Newtons Tredje Lag

För varje åtgärd finns det en jämförbar motåtgärd.

Detta innebär att kraft alltid kommer i par. Du kan inte dra utan att dras tillbaka.

När du går, trycker ditt fot bakåt på marken och marken trycker framåt på dig. Detta framåtpresset är det som rör dig framåt.

När en raket skjuts iväg, trycker den inte mot marken eller luften. Den skjuter istället av varmt gas nedåt på mycket hög hastighet, och gasen trycker tillbaka på raket med samma kraft: uppåt.

När du simmar, trycker dina händer bakåt på vattnet och vattnet trycker framåt på dig.

Krafterna är alltid lika i storlek och motsatta i riktning. Alltid.

Hoppa på Jorden

En Hjärncirkel Fråga

När du hoppar trycker dina ben nedåt på Jorden. Enligt Newtons Tredje Lag trycker Jorden uppåt på dig med en jämförbar kraft: det är det som släpper loss dig i luften.

Men här är den konstiga delen: om du trycker nedåt på Jorden och Jorden trycker uppåt på dig, då är krafterna jämförbara. Du flyger uppåt. Så Jorden bör röra sig nedåt.

Universell Gravitation

Newtons Lag om Universell Gravitation

Newton insåg att samma kraft som får en äpple att falla från en äppelträdgård är samma kraft som håller månen i omlopp kring jorden.

Varje objekt med massa drar till varje annat objekt med massa. Kraftens styrka beror på två saker:

1. Massa: mer massiva objekt drar hårdare.

2. Avstånd: objekt som ligger längre ifrån varandra drar svagare. Kraften minskar med kvadraten av avståndet: dubbla avstånd innebär en fjärdedel av dragkraften.

Vikt mot Massa

Massa är mängden materie i dig. Den ändras inte varken någonstans.

Vikt är den gravitationskraft som drar på din massa. Den ändras beroende på var du befinner dig.

På månen har du samma massa men en sjättedel av vikt, eftersom månens gravitation är svagare.

Varför faller inte månen?

Den faller: hela tiden. Men den rör sig också åt sidan så fort att den faller lite, och jordens yta har kurat bort under den. Den fortsätter att falla och missar alltid marken. Det är vad en bana är: falla och missa marken för alltid.

Viktlos men inte Gravitation-fritt

Rymdstationens gåta

Astronauter på Internationella rymdstationen (ISS) glider runt som om de vore icke-vägda. Du har troligen sett videoklipp: de tumlar, vatten bildar flytande kroppar och ingenting faller.

Här är den överraskande fakten: ISS orbitar cirka 400 km över jorden. Vid den höjden är gravitationen fortfarande omkring 90% lika stark som på ytan.

Newtons lagar i verkligheten

Krafter i teknik och idrott

Varje struktur, fordon och sport på jorden följer Newtons lagar.

Broar måste balansera alla krafter för att vara stilla (Första Lag). Ingenjörer beräknar vägens trafik (Andra Lag) och säkerställer att varje stöd drar tillbaka med lika stor kraft (Tredje Lag).

Raketer fungerar enbart genom Tredje Lag: att avge massa i en riktning för att accelerera i den andra. Det finns ingen luft att dra i rymden. Avtrycket går ner; raketuppgången går upp.

Idrotter är tillämpad fysik. En basebollklubba överför kraft till en boll (Andra Lag). En löpare drar tillbaka på startblocken och blocken drar tillbaka dem (Tredje Lag). En ishockey puck överförs över is med minimal friktion, vilket visar Första Lag.

Varje gång en ingenjör designar en bil, en bro eller en rymdfarkost löser de Newtons ekvationer.

Fysik i Din Favoritidrott

Din Gång

Använd nu det du har lärt dig.