KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: IV. modul: Tömegpont dinamikája

8. lecke: Newton törvényei

| Feldolgozandó:
Jegyzet: Pontszerű testek dinamikája (és alfejezetei) "Pontszerű testek dinamikája" előadás prezentáció Példatár: 6. lecke A dinamika alapjai, Newton törvények
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
kimondani a Newton-törvényeket és meghatározni a hozzájuk kapcsolódó fogalmakat (inercia rendszer, tömeg, erő, erők vektori összege). A Newton-törvényeket alkalmazni számítási feladatokban.
Támpontok a tanuláshoz
A dinamika olyan kérdésekre keresi a választ, hogy a testek mozgásánál más testeknek mi a szerepe, illetve van-e a mozgó testnek olyan tulajdonsága, amely a mozgás szempontjából lényeges. Newton törvényei tulajdonképpen ezekre a kérdésekre adott válaszok.
Newton I. törvénye értelmében minden test megmarad a nyugalom, vagy az egyenes vonalú egyenletes mozgás állapotában, míg más test hatásai állapotának megváltoztatására nem kényszerítik. Newton I. törvénye csak speciális vonatkoztatási rendszerekben igaz. Ezeket a vonatkoztatási rendszereket nevezzük inercia rendszereknek.
A tapasztalatok szerint a testeknek van olyan tulajdonsága, amely a mozgás szempontjából lényeges. A testek a sebességük megváltoztatására irányuló hatásoknak ellenszegülnek. A testeknek ezt a tulajdonságát a tehetetlen tömegükkel jellemezzük.
A testeknek egy más testre gyakorolt olyan hatását, amely a test sebességének megváltozásában (gyorsulásában) nyilvánul meg, erőhatásnak, vagy röviden erőnek nevezzük. A test gyorsulása arányos az erővel és fordítottan arányos a tehetetlen tömegével. Ezt fejezi ki Newton II. törvénye.
Newton III. törvénye a kölcsönhatás törvénye. Ha egy (pontszerű) A testre a (pontszerű) B test erőt fejt ki, akkor az A test is hat a B-re ugyanolyan nagyságú és ellentétes irányú erővel.
Newton IV. törvénye az erőhatások függetlenségének elve, amely szerint, ha egy anyagi pontra egyidejűleg több erő hat, ezek együttes hatása egyenértékű vektori eredőjük hatásával. Számolások során gyakran alkalmazzuk a törvény fordítottját, amikor is egy F erőt a koordináta tengelyek irányába mutató olyan Fx, Fy, Fz erő komponensekkel helyettesítjük, amelyek vektori eredője egyenlő az F erővel (az erőt a koordináta tengelyek irányába mutató komponensekre bontjuk).

| Ellenőrző kérdések
1. Mit nevezünk inerciarendszernek?
| Az olyan rendszereket, amelyek egymáshoz képest egyenes vonalú, egyenletes mozgást végeznek.
| Az olyan rendszereket, melyekben érvényes Newton I. törvénye.
| A Földhöz rögzített vonatkoztatási rendszereket.
| Az olyan rendszereket, amelyekben csak belső erők hatnak.
2. A ló húzza a kocsit, a kocsi viszont visszatartja (húzza) a lovat. Kölcsönösen erővel hatnak egymásra. Melyik állítás igaz erre a két erőre?
| A két erő egyenlő a hatás-ellenhatás törvényének megfelelően.
| A ló által a kocsira kifejtett erő a nagyobb, hisz a súrlódás ellenére a kocsi halad.
| Ha a ló nem tudja megmozdítani a kocsit, akkor az általa kifejtett erő kisebb.
3. Mi a feltétele egy test gyorsuló mozgásának?
| A testre ne hasson semmilyen fékezőerő (pl. súrlódási erő).
| A testre ne hasson semmilyen külső erő.
| A test sebességének iránya megegyezzen a rá ható erők eredőjének irányával.
| A testre ható erők eredője ne legyen nulla.
4. Egy 0,5 kg tömegű testet 3 N erő húz észak felé, 2 N kelet felé, 1 N dél felé és 4 N erő húz nyugat felé. Mind a négy erő egyszerre hat. Mekkora a test gyorsulása?
| 7,62 m/s2
| 5,46 m/s2
| 12,7 m/s2
| 3,14 m/s2
5. Mekkora állandó erő hat a 2 kg tömegű testre, ha 5 s alatt 0,75 m utat tesz meg álló helyzetből indulva?
| 6,9 N
| 20 N
| 0,12 N
| 1,89 N
6. Mekkora tömegű testet emelhetünk függőlegesen felfelé 2 m/s2 gyorsulással, olyan kötéllel, amely 100 N erő hatására elszakad?
| 5,45 kg
| 12,5 kg
| 8,33 kg
| 17,6 kg
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!