„W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.” - tak brzmi I zasada dynamiki Newtona, ale co za tym idzie? Okazało się, że bardzo dużo. Kiedy byłam małą dziewczynką i spoglądałam w niebo, zastanawiałam się jak to jest lecieć rakietą kosmiczną, w jakim sposób się ona porusza, jak działa? Czy lecąc w niej nie zaczniemy nagle spadać w dół ? Teraz już znam odpowiedzi na te pytania, a to wszystko dzięki fizyce. Okazuje się, że kiedy wyłączymy silnik rakietowy, na maszynę tę nie działają żadne siły, ale warunek nieskończoności zapewnia, że możemy nie brać pod uwagę sił grawitacji, a rakieta będzie w dalszym ciągu poruszała się ruchem jednostajnym, z prędkością jaką miała w chwili wyłączenia silnika. Uważam, za niesamowite, że taka możliwość jest wykonalna przy wykorzystaniu I zasady dynamiki. Zimą, kiedy tylko pojawi się śnieg, pierwsze, na co mam ochotę to zjeżdżanie na sankach, robiąc to wykorzystuję prawa fizyki. Podczas gdy siedzimy na sankach, a ktoś je szarpnie ( np. za sznurki, które się przy nich znajdują), czy popchnie to spadamy / zjeżdżamy – sanki poruszą się, a nasze ciało będące w spoczynku, chce w nim pozostać. Jesteśmy bezwładni, działa na nas siła inercji ( należy pamiętać, że im większą masę ma ciało tym większą wykazuję bezwładność, trudniej jest je więc wprowadzić w ruch i trudniej zatrzymać ). A co z podróżami pojazdem szynowym? Czy tam też spotkam się z Newtonem? Okazuję się, że tak. Dzięki I zasadzie dynamiki Newtona jesteśmy świadkami pewnego zjawiska, które możemy zaobserwować gdy w jadącym ruchem jednostajnym wagonie, np. pociągu czy tramwaju skoczymy w górę. Spadniemy w dokładnie to samo miejsce, z którego się wybijaliśmy, ponieważ mamy tę samą prędkość, co wagon, w którym się znajdujemy, zatem podczas skoku pokonujemy w poziomie tę samą drogę, co wagon. Skoro Newtona można spotkać w wagonie pojazdu szynowego, to czy możliwe jest, że możemy go spotkać również w autobusie? Odkąd zaczęłam jeździć do szkoły autokarem, zaczęło zastanawiać mnie to, dlaczego nawet jeśli bardzo tego nie chce moje ciało porusza się i zostaje „ wciśnięte ” w fotel, kiedy autobus rusza? Okazało się, że za wszystkim stoi Isaac Newton i jego I zasada dynamiki. Kiedy pojazd ten rusza z przystanku, nasze ciało zachowuje się tak, jakby chciało zostać w spoczynku. Jeżeli siedzimy przodem do kierunku jazdy, a kierowca autobusu ruszy, zostajemy „ wciśnięci ” w fotel. I odwrotnie, kiedy autobus hamuje, powoduje to ruch naszego ciała do przodu. A sport? Tam też dynamika mam swój udział, a dokładniej spotykamy ją w grze w hokeja. Uderzony kijem hokejowym krążek porusza się ruchem, który jest bardzo zbliżony do ruchu jednostajnego tym dłużej, im gładszy jest lód. Jeżeli podłoże jest chropowate, to działanie siły od tej powierzchni powoduje stopniowe zwalnianie krążka. Można więc wywnioskować, że gdyby lód był idealnie gładki, krążek ten poruszałby się ze stałą prędkością, nadaną mu przy uderzeniu. Zastanawiało mnie to, dlaczego podczas zderzenia czołowego dwóch pojazdów samochodowych możliwe jest, że kierowca będący nie przypięty pasami wyleci, rozbijając przednią szybę? Odpowiedzią na tą pytanie okazało zjawisko inercji. Jak się okazuje, dzieje się tak, ponieważ, kiedy auto zatrzymuje się nagle, kierowca nie przypięty pasami nadal porusza się do przodu z prędkością, którą miał zatrzymany samochód w chwili zderzenia. Co stałoby się gdyby samochód został uderzony od tyłu? Zakładając, że kierowca i tym razem nie byłby przypięty pasami, czy wyleciałby ponownie przez przednią szybę? Myślę, że nie, ponieważ auto zostało uderzone od tyłu, więc samochód nie zatrzymuję się, a gwałtownie przyspiesza, zatem głowa kierowcy odchyli się do tyłu. Jeżeli w takim wypadku kierowca nie będzie posiadał zagłówka, głowa nie będzie miała oparcia, „ pozostanie w tyle ”, co może spowodować uszkodzenie kręgosłupa ( mniej lub bardziej poważne, w zależności od siły uderzenia i szybkości poruszania się pojazdu ). Ale, co z II zasadą dynamiki? Czy dzięki niej też spotkam się z jedną z moich ulubionych postaci ze świata fizyki, Newtonem? Z pewnością tak, ale najpierw przytoczę treść tej zasady, a brzmi ona następująco: „ W inercjalnym układzie odniesienia jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli wypadkowa sił jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. ” Gdzie w codziennym życiu spotykamy się z II zasadą dynamiki Newtona? Znalezienie odpowiedzi na to pytanie zajęło mi trochę czasu, ale już wiem jakim przykładem mogę się posłużyć. Załóżmy, że mamy zepsuty samochód ( auto A ) i samochód holowniczy ( auto B ), który ma stałą moc silnika. Auto B holując auto A, które nie będzie miało żadnego dodatkowego obciążenia, a auta będą dopiero ruszać, to na ich układ będzie działać stała siła, będącą wypadkową siłą ciągu silnika, działającej na auto B oraz siły tarcia kinetycznego na auto A. Jeżeli dodamy dodatkowe obciążenie do zepsutego samochodu, to automatycznie zwiększy się jego siła tarcia kinetycznego, a przy działającej stałej sile ciągu silnika samochodu holowniczego przyspieszeniu układu zmniejszy się. „ Gool ! ” – krzyczę, kiedy oglądam z tatą mecz piłki nożnej, a drużyna, której kibicuję właśnie zdobyła punkt. Ostatnim czasem coraz chętniej oglądam rozgrywki piłki nożnej, ponieważ dowiedziałam się, że spotykam się tam z Newtonem i z II zasadą dynamiki. Zakładając, że jest stały fragment gry, a piłka pozostaje w spoczynku ( należy wziąć pod uwagę warunki atmosferyczne ), ponieważ na piłkę nie działa żadna siła pozostaje ona w bezruchu do momentu, kiedy piłkarz uderza ją pewną siłą, zostaje nadane jej w ten sposób przyspieszenie, a siła jest niezrównoważona. Wynika to z tego, że piłka początkowo porusza się z przyspieszenie ( a ), które jest wprost proporcjonalne do danej siły. Piłka zaczyna się wznosić ku górze. Podczas jej wznoszenia się działa na nią siła oporu powietrza, co powoduję, że zaczyna się ona poruszać ruchem jednostajnie opóźnionym do momentu zatrzymania się. „ Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. W inercjalnym układzie odniesienia siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało). ” – to moja ulubiona zasada dynamiki, III. Dlaczego ? Po prostu najczęściej się z nią spotykam. Pierwsze, co mi przyszło do głowy to silnik odrzutowy. Chodzi mi dokładnie o to, że silnik ten działa na zasadzie wywoływania siły ciągu za pomocą wyrzucania strumienia gazu, siła ta wywołana jest w przeciwną stronę do siły wyrzucania strumienia gazu, co powoduje odrzut. Mogę więc śmiało stwierdzić, że silnik odrzutowy wykorzystuje w swoim działaniu III zasadę dynamiki. Każdego roku we wakacje wyjeżdżam na obóz nad morze. Nieodłączoną atrakcją jest rejs statkiem. Z czasem zaczęło mnie zastanawiać, co takiego powoduje, że łódź płynie ? Jak się okazało dzieję się tak dzięki III zasadzie dynamiki. Łopatki śruby okrętowej, będące jedną z części, z których składa się łódź, są ustawione pod pewnym kątem. Woda ma opór, który stawia tej śrubie w wyniku czego śruba kręcąc się działa pewną siłą na wodę, a woda działa tą samą siłą na śrubę, co powoduje, że łódź płynie. A samoloty? Jak one działają ? Tak jak się spodziewałam to, że samolot wzbija się w górę ma związek z fizyką. Proces lotu samolotu jest podobny do tego, który sprawia, że łódź płynie, a mianowicie jego śmigła tak jak łopatki śruby okrętowej również ustawione są pod pewnym kątem. Powietrze stawia im opór, a śmigła wprawione w ruch działają pewną siłą na powietrze, a siła powietrza o tej samej wartości działa na śmigła, dzięki czemu samolot wzbija się w powietrze i leci. Myślę, że Isaac Newton był fanem sportu, ponieważ ponownie mogę spotkać go w działaniu ze sportem związanym. Przykładem wykorzystywania III zasady dynamiki w naszym życiu jest bardzo prosty proces trzymania piłki ( lub jakiegokolwiek innego przedmiotu ) na dłoni. Jeżeli położymy piłkę o masie m na dłoni, to działa ona na nią siłą F. Skoro piłka działa na dłoń, to dłoń działa na piłkę siłą o takiej samej wartości, tym samym kierunku, ale przeciwnym zwrocie. Piłka pozostaje w spoczynku, więc działające na nią siły wzajemnie się równoważą. Z tego przykładu jasno wynika wniosek, że jeśli trzymamy w ręce/ na dłoni jakiś przedmiot to możemy oszacować jego masę. A miłość? Czy odnajdziemy Newtona w miłości? O tak – uczucie to jest czystą fizyką. Chodzi o to, że miłość, w tym przypadku rozumiana jako związek dwojga kochających się ludzi, to odziaływanie na siebie dwóch osób, dwóch ciał. Pierwsze ciało oddziałuje na drugie ,a drugie ciało oddziałuje na pierwsze ( kobieta oddziałuje na mężczyzna, tak samo jak ów mężczyzna oddziałuje na kobietę ). Tą samą siłą oddziałują dwa różne ciała, mające różne punkty przyłożenia, przeciwne zwroty, ale te same kierunki i wartości. Dwa różne ciała, ponieważ miłość istnieje pomiędzy dwoma osobami, różne punkty przyłożenia, ponieważ miłość pierwszej osoby do drugiej znajduję się w sercu pierwszej, a miłość drugiej do pierwszej w sercu drugiej, przeciwne zwroty, ponieważ jedno patrzy na drugie obracając głowę w lewo a drugie w prawo, te same kierunki, bo oboje patrzą w te samą stronę, w poziomie lub w pionie ( częściej w poziomie ) i te same wartości, ponieważ oboje ( tak należy zakładać ) kochają tak samo mocno, z taką samą siłą. Dochodzę do wniosku, że Isaac Newton jest wszędzie, czego bym nie robiła może okazać się, że stoi za tym dynamika. Chodzę spać z Newtonem i wstaje z Newtonem. Dynamika, Issac Newton, fizyka, to jest niesamowite.