Selitä Newtonin III lain syy

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Kaikille tuttu Newtonin III laki eli voiman ja vastavoiman laki määritellään eräässä yläkoulun fysiikan kirjassa mielestäni aika hyvin: "Kun kaksi kappaletta vuorovaikuttavat toisiinsa, syntyy kaksi yhtä suurta vastakkaissuuntaista voimaa".

Newtonin III lakia käytetään usein testattaessa opiskelijoiden fysiikan ymmärtämisen tasoa. "Huonosti fysiikkaa ymmärtävät" luulevat, että esimerkiksi nokkakolarissa rekka vaikuttaa paljon suuremmalla voimalla kuin pikkuauto.

Toisaalta kaikki fysiikanopettajatkaan eivät suoralta kädeltä osaa perustellusti ilmoittaa, mitä vaaka näyttää, kun sille asetettuun vesilasiin lasketaan narusta riippuva punnus (ei pohjaan saakka).

Ydinkysymys, johon pyrin, on sen huomaaminen, että vaikka uskommekin Newtonin III:een ja osaamme sitä soveltaa, emme ehkä kuitenkaan sitä ymmärrä. (Sama koskee myös muita Newtonin lakeja..) Modernin fysiikan aikakaudella tyydymme toistamaan ulkoa Newtonin oppeja vaatimatta edes niiden selitystä! Vai onko joku kuullut Newtonin III lain selityksen?

Tietenkin selitys on olemassa ja mielestäni vieläpä maailmankuvan järjellisyyden kannalta mitä perustavin; sen pitäisi ehdottomasti kuulua jo yläkoulun fysiikkaan!

Sivut

Kommentit (139)

Vierailija

Ihan ensin on sovittava miten voimaa voidaan edes havaita. Jalkapallo on lattialla paikoillaan, mutta hetken päästä pallo on siirtynyt metrin eteenpäin; palloon on siis vaikuttanut voima. Pallon keskimääräinen nopeus voidaan tietysti laskea kun otetaan huomioon kuljettu matka ja siihen käytetty aika. Jokin muu ilmiö voisi olla myös voiman ilmentymä, mutta kun sovimme että juuri tuota vaikutusta kutsutaan voimaksi niin asetetaan se määritelmäksi.
[size=150:3pprm4q1]Kappaleeseen siis vaikuttaa jokin voima kun sen nopeus muuttuu.[/size:3pprm4q1]

Tästä saamme kirjoitettua heti Newtonin ensimmäisen lain!

Newtonin I: Kappale jatkaa suoraviivaista liikettä vakionopeudella tai pysyy levossa, jos siihen ei vaikuta ulkoisia voimia tai jos ulkoisten voimien summa on nolla.

Toinen laki seuraa taas välittömästi edellisestä: voima on siis verrannollinen nopeuden muutokseen. Nopeuden muutosta mitataan ajan suhteen, eli tietyllä aikavälillä puhutaan kiihtyvyydestä. Eri kappaleiden voimien suuruutta kuvataan vielä verrannollisuuskertoimella, jolle annamme nimen massa. Massa on siis kappaleen ominaisuus, jolla voimme verrata eri kappaleiden kokemia voimia kun ne kokevat kiihtyvyyden.
Voima on siis (verrannollisuuskerroin massa)*(nopeuden muutos ajan suhteen)

Newtonin II: [size=150:3pprm4q1]F=ma[/size:3pprm4q1]

Kun kaksi kappaletta kohtaavat, niin ne muodostavat ideaalisti yhden kappaleen, eikä tuon yhden kappaleen sisällä voi olla eri kiihtyvyyksiä vaikka siis kokonaisuuden liiketila voi olla millainen vain. Näin ollen kontaktipinnalla voimat ovat juuri vastakkaiset ja kumoavat toisensa.

Newtonin III: Jos kappaleeseen vaikuttaa jokin voima, niin samanaikaisesti kappaleen täytyy vaikuttaa toiseen kappaleeseen yhtä suurella, mutta suunnaltaan vastakkaisella voimalla.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

Isompi kappale liikkuu samalla nopeudella "tyhjiössä", mutta vaatii enemmän voimaa lähteäkseen paikaltaan liikkeelle? Toki mitään asemakitkaakaan ei ole tyhjiössä. , mutta voisi arvella liikekannallepano töytäisyjen olevan eri luokkaa.

Ei ainakaan maapallo pienestä heilahda. - Yläkoululaiset lisää toki "tyhjiöön", niin paljon skeidaa, että ei pysty enää prosessoimaan asiaa "järkevästi". Täytyykin siis muistaa kaavoja, vaikka ei ehtisi pohdiskelemaan, miksi ne on syntyneet.

Hyvin polkee.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
P.S.V.

Toisaalta kaikki fysiikanopettajatkaan eivät suoralta kädeltä osaa perustellusti ilmoittaa, mitä vaaka näyttää, kun sille asetettuun vesilasiin lasketaan narusta riippuva punnus (ei pohjaan saakka).

Ilmeisestikin vaaka näyttää punnuksen syrjäyttämän vesimäärän verran enemmän, koskapa nosteen verran veto narussa kevenee.

P.S.V.
Modernin fysiikan aikakaudella tyydymme toistamaan ulkoa Newtonin oppeja vaatimatta edes niiden selitystä! Vai onko joku kuullut Newtonin III lain selityksen?
Tietenkin selitys on olemassa ja mielestäni vieläpä maailmankuvan järjellisyyden kannalta mitä perustavin; sen pitäisi ehdottomasti kuulua jo yläkoulun fysiikkaan!

Onko tuo nyt joku vuorovaikutusten nollasummaperiaate.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

Ihminen on maanpinnalla saman painoinen, jos ei laihduta. Tilanne säilyy ennallaan, jos massat eivät muutu. Maapallo mahdollistaa tilanteen säilyvyyden, jos kappaleen massa olisi maata suurempi, se lähtisi mahdollisesti paikallaan ollessaan muille kiertoradoille. (Koska siihen vaikuttaisi voimat kauempaa... ) joo

- Törmäyksessä nopeudet menee ns. "tasan" molemmille ja massat ratkoo kisan. Törmäystä ei voida mitata ajassa, koska aika nollaantuu pois. On vain ajaton hetki, jonka jälkeen massa jyrää.

Hyvin polkee.

Vierailija

Voima määritellään Newtonin II laissa ja I laki on sen erikoistapaus (F=0 <-> a=0).

Nämä Newtonin liikelait ovat luonnossa havaittuja periaatteita. Niitä ei ole voitu johtaa mistään, eikä niille siten ole muuta "selitystä" kuin se, että näin asiat näyttävät olevan.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006
Edu

Nämä Newtonin liikelait ovat luonnossa havaittuja periaatteita. Niitä ei ole voitu johtaa mistään, eikä niille siten ole muuta "selitystä" kuin se, että näin asiat näyttävät olevan.




Toivon tuon olleen sarkasmia.

Hyvin polkee.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

Kappaleet koskettaa toisiaan, niin se on vähän kuin palloillessa yläkuolokohta. Liikenopeudet muuttuvat törmäyksessä energiaksi ja menevät tasan. (Näin ollen kappaleet ovat törmäyshetkellä paikallaan ja niihin vaikuttaa yhtä suuret voimat).

Luonnollisesti rekka tekee lujassa vauhdissa enemmän tuhoa, koska liikkeelle syrjäytynyt massa on suurempi. Massa on voimaa. Tai henkilöauto tuhoutuu paikallaan olevan rekan nokkaan, jos "haluaa" näin tehdä. Nollaksi tasaantunut yhteen törmäys nopeus: syrjäyttää enemmän sitä (kuolokohdassa paikallaan olevaa)massaenergiaa.

Hyvin polkee.

John Carter
Seuraa 
Viestejä7535
Liittynyt17.2.2006

Niin, ihmiset himoitsevat aina varmaa, epäilyksetöntä ja ajatonta tietoa, mutta luonnontieteiden parista tällaista tietoa tuskin on löydettävissä.Jopa niin perustava teoria kuin Newtonin mekaniikka voidaan syrjäyttää suhteellisuusteorialla, jonka puolestaan tulevat havainnot ja koejärjestelyt voivat asettaa kyseenalaiseksi.

" Käsittämätöntä luonnossa on sen käsitettävyys. " Albert Einstein

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

Törmätessään paikallaan olevaan rekkaan henkilöauto saa nenillensä saman massa verran, kun itse painaa ja liike energia muuttuu lähes täysin "lämmöksi"?

- Rekan ollessa vauhdissa osa sen liike-energiasta säilyy, koska vastustava massa ei saa syrjäytettyä sitä kokonaan. Se vähentää törmäyksen aiheuttavan massan verran. Törmäys voi silti tapahtua, kuin paikallaan, vaikka kappale tilanteen jälkeen jatkaisi etenemistään. Kappaleiden (eli) yhteiset liikkeet toisiinsa nähden olisivat hetken nollassa, vaikka rojua pyörisikin rengaissa...

Hyvin polkee.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

niin, "Ja"

P.S.V.

Toisaalta kaikki fysiikanopettajatkaan eivät suoralta kädeltä osaa perustellusti ilmoittaa, mitä vaaka näyttää, kun sille asetettuun vesilasiin lasketaan narusta riippuva punnus (ei pohjaan saakka).




Parisuhteen välisiä asioita ei parane laskea koko yhteisön painoksi.

Hyvin polkee.

Vierailija
John Carter
Jopa niin perustava teoria kuin Newtonin mekaniikka voidaan syrjäyttää suhteellisuusteorialla, jonka puolestaan tulevat havainnot ja koejärjestelyt voivat asettaa kyseenalaiseksi.

No ei nyt sentään suhteellisuusteoria syrjäytä Newtonin mekaniikkaa, aiheuttaa siihen vain joissain tapauksissa hiuksen hienoja korjauksia. Esim. aurinkokunnan planeettojen radat noudattavat Newtonin mekaniikkaa nykyiselläkin mittaustarkkuudella. Vain Merkuriuksen kohdalla on havaittavissa suhteellisuusteorian mukainen poikkeama rataan.
slam
Törmäystä ei voida mitata ajassa, koska aika nollaantuu pois. On vain ajaton hetki, jonka jälkeen massa jyrää.

Törmäys ei todellakaan ole ajaton. Kestää jonkin aikaa kun muodonmuutokset ajoneuvoissa tapahtuvat.
Entäpä jos törmäys olisi täysin kimmoinen. Ei funtsita kiihtyvyyksiä vaan loppunopeuksia. Jos 1000 kg Toyota törmää 100 km/h nopeudella 80 km/h nopeudella vastaan tulevaan 20000 kg rekkaan niin millä nopeudella Toyota lentää rekan edestä?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
slam
Edu

Nämä Newtonin liikelait ovat luonnossa havaittuja periaatteita. Niitä ei ole voitu johtaa mistään, eikä niille siten ole muuta "selitystä" kuin se, että näin asiat näyttävät olevan.




Toivon tuon olleen sarkasmia.



Ei se ole. Luonnontieteet laativat matemattisia malleja, jotka kuvaavat luonnon toimintaa. Klassinen mekaniikka on yksi sellainen malli. Meillä ei todelakaan ole mitään hajua siitä, miksi maailma todella toimii niiden luonnonlakien alaisuudessa kun se tekee. Me voimme vain havaita miten se toimii.

Kehittyneemmät teoriatkaan eivät ole vastauksia miksi-kysymyksiin, koska ne siirtävät kysymystä vain yhdellä pykälällä eteenpäin. Klassinen mekaniikka voidaan saada raja-arvona suhteellisuusteoriasta, mutta yhtä vähän me tiedämme sen miksi maailma käyttäytyy suhteellisuusteorian kuvaamalla tavalla.

slam
Seuraa 
Viestejä2127
Liittynyt11.5.2006

Kalloni toimii luonnonlakien alaisuudessa ja kaikki mitä ilmoitan on puhdasta factaa , eli myös epätäydelliset humoristiset lausunnot, jotka kumoavat jo alkuunsa itsensä. Ne kumoutuvat "suuremman" tietämyksen ja oikean havainnoin sisään, kun snaijaan myöskin todellakin pöydän pysyvän paikoillaan useita vuosia putkeen maapallon aiheuttamilla arvoilla. Tiedä sitten onko tuosa maailmassa "poukkoilevan" virheen arviointia, että tekee ja palaa takaisin entiseen.

Eläväisyys pyrkii muuntumaan irti kuoristaan ja siksi absoluuttisten kaavastojen ymmärtäminen, rehti noudattaminen on yleensä vaikeata ilman tarkempaa orientoitumista ja ehdollistumista tarkemmille arvoille. Asiaa voidaan kuvata samalla sanalla: "ehdollistuminen". Veikkaisin asiassa tapahtuvan paremminkin myös yksinkertaistumista asian valoon, kun mystisyys kuolee eli kaiken täysi kaoottisuus saakin yllättäen kuoren itselleen. Todennäköisesti kaikki kaoottisuuskin saattaa vain aivan kuin näyttää oikein toimivalta.

(Runoilija vs. Newton) - sekin tappelu on vain samalla linjalla. Molemmat oppivat toisiltaan. Suoraa viivaahan nyt kuitenkaan ei ole olemassa, vaikka sen mahdollisuus onkin olemassa, niin runoilija tekee kaoottisen sanateorian ja kirjalliset lausuntonsa, josta ihminen itse saa aivojensa räjähdysteoreettisia kohtaamisviitteitä/vihjeitä, jotka sitovat hänet tekstiin mukaan, vaikka hän ei ymmärtäisi sanojen synnystä päskän vertaa, kuten yleensä on ollut korostan sanaa: minun tapauksessani. Silloin asiat saatetaan sivuuttaa puhtaana "paskana" ja ideat eivät kiinnosta, vaan pitäydytään entisessä mallissa asioista.

Hyvin polkee.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat