Univerzitet u Istonom SarajevuSaobraajni fakultet Doboj

SEMINARSKI RAD IZ FIZIKE

Teme: -Pojam sile - Newtonovi zakoni -Zakon odranja koliine kretanja

Mentor: Student:Dr. Zoran urguz Kenan Mehinagi 807/14

Doboj, 2014Sadraj:

Sadraj............................................................................................... 2Uvod................................................................................................. 3Sila................................................................................................... 4Newtonovi zakoni............................................................................. 6Prvi Newtonov zakon.......................................................................... 7Drugi Newtonov zakon ...................................................................... 8Trei Newtonov zakon ...................................................................... 10Newtonov zakon gravitacije............................................................... 11Zakon odranja koliine kretanja ...................................................... 13Zakljuak............................................................................................ 15Literatura............................................................................................. 16

Uvod:

Silu u svakodnevnom govoru shvaamo kao neto to je uzrok neke promjene. Tako govorimo o silama koje uzrokuju povijesne, politicke, ekonomske, drutvene i druge promjene. U fizici sila ima preciznije znacenje, to je neto to gura ili vue neko tijelo, mijenja mu poloaj, brzinu ili oblik. O sili se govorilo i pisalo jo u vrijeme Aristotela koji u jednom od svojih dijela ukazuje na postojanje prirodnih kretanja koja se odvijaju sama po sebi i za koja nije potreban vanjski uticaj, i neprirodnih koja se ne odvijaju sama po sebi i za koja mora postojati vanjski uticaj.Ovo i jo mnoga druga saznanja bila su samo dobra podloga za Newtona koji je u 17 st. formulira zakone poznate kao Newtonovi zakoni.Newtonovi zakoni zapravo predstavljaju vane prirodne zakone koji su temelj razumjevanja sile i njenog djelovanja na tijela.Ove zakone Newton je izloio 1687. godine u svom djelu Principia.

1.SilaSila je fizikalna veliina(odreena pravcem djelovanja, veliinom (modulom, intenzitetom),smjerom te hvatitem ) kojom se opisuje meudjelovanje tijela i njegove okoline koje moe uzrokovati promjenu brzine ili oblika tijela. Te su promjene povezane i s promjenom koliine kretanja i/ili energije tijela. Utjecaj okoline na promatrano tijelo moe se opisivati kao izravno djelovanje silom od strane konkretnih drugih tijela, ili kao djelovanje polja sile koje proizvode ta tijela (ili polje potjee od izvora koji ne moraju biti poznati).Polazite za razumijevanje djelovanja sila ine Newtonovi zakoni. Sila ima iznos i smjer, ona je vektorska veliina koja se esto obiljeava simbolom F a jedinica za iznos sile je njutn (oznaka N).

Sl. 1.Definicija sile.

Sila se definira po drugom Newtonovom zakonu kao F = m a. Sila gravitacije predstavlja umnoak mase i gravitacionog ubrzanja G = mg. Sila gravitacije sa aspekta mjerenja je vana jer je osnova za mjerenje mase i vaganje. Umjesto ubrzanja uizrazu za silu gravitacije javlja se ubrzanje gravitacije. Sila u opruzi ilielastinom tapu data je izrazom:F = cx gdje jec krutost opruge ili tapa,x deformacija.Djelovanjem sile dolazi do deformacije. Deformacija se moe mjeriti, panakon toga izraunati sila. Takav nain odreivanja sile je indirektni postupak.Direktnim mjerenjem moe se odrediti vrijednost sile. Ureaji kojima seprovodi direktno mjerenje sile zovu se dinamometri.Optereenje silom predstavlja nain provjere i ispitivanja objekata prijenjihovog putanja u rad. Silom se optereuju mostovi kako bi se provjerila idokazala upotrebljivost objekta. Krovne i stadionske konstrukcije u praviluse provjeravaju nakon izrade i montae optereenjem u vidu sila. Takvetano poznate sile dovode do pojave elastinih deformacija ispitivanihobjekata.Nakon upotrebe noseih uadi, zatega visokih objekata ili mostova,zakonom su propisani uslovi pod kojima ih treba ispitati. Jedan od korakakoji se u tom postupku moraju obaviti jeste i ispitivanje sile u uetu ili zatezi.Posebnu ulogu u mjerenju sile zauzima mjerenje mase, gravimetrija ilitehnike vaganja koja ima veliku ulogu u automatskim linijama pakovanja uraznim oblastima industrije; prehrambenoj, hemijskoj, farmaceutskoj.Industrijske vage za vaganje sirovina i kabastih gotovih proizvoda su nezamjenljive u procesnoj industriji, metalurgiji itd.

Vrste sila:

1.Gravitaciona sila-sila uzajamnog privlaenja dva tijela, zavisi od mase tijela i njihovog meusobnog rastojanja.2.Sila Zemljine tee-privlana sila kojom Zemlja djeluje na sva tijela koja se nalaze na njoj i u njenoj okolini.3.Teina tijela-sila kojom tijelo usljed Zemljine tee djeluje na nepokretni oslonac na kojem se nalazi ili zatee konopac o koji je objeen.4.Sila trenja-ima smjer suprotan smjeru kretanja tijela i uzrok je smanjenja brzine kretanja i zaustavljanja tijela.Ona je posljedica pojave koju nazivamo trenje.5.Sila otpora sredine-usporava kretanje vrstog tijela kroz vazduh,vodu ili bilo koju gasovitu ili tenu sredinu.6.Magnetna sila-mjera meusobnog djelovanja magneta,moe biti privlana i odbojna.7.Elastina sila-uzrok vraanja tijela u prvobitan poloaj.Tijela koja je ispoljavaju moraju biti elastina tijela.8.Elektrina sila-mjera uzajamnog djelovanja naelektrisanih tijela.

2. Newtonovi zakoni

Newtonovi zakoni predstavljaju temelj klasine mehanike. Oni objanjavaju zato se tijela kreu i kako se tijela kreu pod datim uvjetima. Uspostavljaju vezu izmeu kinematikih i dinamikih veliina ubrzanja, mase, impulsa i sile. Pokazuje se da oni vrijede samo u sluaju kretanja tijela velikih masa (u odnosu na masu atoma), brzinama malim u poreenju sa brzinom svjetlosti u vakuumu ( c 3 108 m/s). Kako su najvee brzine makroskopskih tijela u prirodi brzine nebeskih tijela, koje su reda veliine nekoliko desetina km/s (brzina Zemlje pri njenom kretanju oko Sunca je priblino 30 km/s), podruje primjenjivosti Newtonovih zakona je veliko. Otud proizlazi njihov ogroman znaaj.

Sl. 2. Prvi i drugi Newtonov zakon iz knjige Principia Mathematica na latinskom

3.PRVI NEWTONOV ZAKON ( ZAKON INERCIJE )

Sl. 3. Galilejev misaoni eksperiment

Kuglica se sputa niz lijevu kosinu i zatim prelazi na drugu stranu penjajui se uz desnu kosinu. Brzina kuglice se pri uspinjanju smanjuje, i ona se zaustavlja na odreenoj visini. Galilej je uoio da je visina do koje stie kuglica na desnoj kosini tek neto manja od poetne visine na lijevoj. Ta razlika je manja to je trenje sa podlogom manje. Galilej je zakljuio da bi u idealiziranom sluaju kad ne bi bilo trenja, kuglica na desnoj kosini dostigla polaznu visinu na lijevoj. Ako je nagib desne kosine manji, visina koju dostie kuglica jednaka je visini koju dostie kuglica kada je nagib vei, iako kuglica pri kretanju prelazi dui put.Galileo je svoje tvrdnje objasnio:"Tijelo u kretanju u cjelosti e zadrati svoju brzinu ako se uklone vanjski uzroci ubrzavanja ili usporavanja, a taj uslov vrijedi samo za horizontalnu ravninu. Naime, ako je ravnina nagnuta prema dolje, tada postoji uzrok ubrzavanja, a ako je nagnuta prema gore, postoji usporavanje. Otud proizilazi da se kretanje u horizontalnom pravcu odrava trajno bez vanjskog uticaja."Generalizacija ovog rezultata poznata je kao Galilejev princip inercije, koji se moe formulirati na slijedei nain:Tijelo koje ne meudjeluje s okolinom kree se ravnomjerno po pravcu.Galilejev princip inercije je moda najapstraktniji pojam u fizici jer ga je nemogue provjeriti.Ovaj zakon je imao kljunu ulogu u razvoju mehanike kao prvi iskorak iz aritotelovske fizike. U okviru aristotelovske fizike jedino bi mirovanje bilo prirodno stanje kretanja u ovom sluaju, jer da bi se tijelo kretalo, pa ak i stalnom brzinom, morapostojati vanjski uticaj. Odnosno,da pokrenemo tijelo koje miruje potrebna je odreena sila.Prouavajui Newton je doao do svog prvog zakona.

Svako tijelo e ostati u stanju mirovanja ili ravnomjernog pravolinijskog kretanja sve dok pod djelovanjem vanjskih sila to stanje ne promijeni

Lex I:Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Prvi Newtonov zakon ne vrijedi u svakom referentnom sistemu. Kao primjer se moe uzeti kuglica koja miruje na stolu u vozu, koji se kree jednoliko po pravcu, pomaknuti e se im voz uspori ili ubrza, iako okolina pri tom ne djeluje direktno na nju. Sistemi u kojima vrijedi Prvi Newtonov zakon, tj. zakon inercije, nazivaju se inercijalni sistemi. Npr. Voz koji se zaustavlja ini ubrzan sistem s obzirom na sistem Zemlje, pa ne moe biti inercijalni sistem.

4.DRUGI NEWTONOV ZAKON

Prvi Newtonov zakon opisuje ponaanje tijela kad na njega ne djeluju druga tijela.Drugi zakon opisuje ponaanje tijela kad na njega djeluje odreena vanjska sila ili kad je zbir sila razliit od nule.Newton je primijetio zavisnost koliine kretanja i sile na tijelo te zakljuio:- da ako neka sila stvara neku koliinu kretanja, onda e dvostruka sila stvaratidvostruku koliinu kretanja, bez obzira da li je ta sila djelovala u potpunosti i odmah ilipostepeno.

4.1.Matematika osnova:

Newton pretpostavlja samo najjednostavniju vezu izmeu sile i vremenskepromjene koliine kretanja proporcionalnost.

Matematiki to izgleda ovako: Sila je jednaka izvodu impulsa po vremenu,gdje je impuls i vai:

Iz prethodne formule slijedi da je u sluaju konstantne mase (masa se moe i mijenjati - npr. Kao to je to sluaj kod rakete) intenzitet sile jednak proizvodu mase tijela i ubrzanja koje tijelo dobije djelovanjem te sile:

A za sluaj konstantne mase vai:

Pa prema tome :

ili u skalarnom obliku

Gdje je F sila, m (konstantna) masa tijela, a a ubrzanje koje to tijelo dobija djelovanjem sile.

Dakle drugi Newtonow zakon glasi:

Brzina promjene koliine kretanja proporcionalna je sili koja djeluje i zbiva se u smjeru pravca u kojem ta sila djeluje. F=p/t

p=m*v pa prema tome F=m *v/t

Svima vama daje se na znanje sila(F) masi(m) daje ubrzanje.

5.TREI NEWTONOV ZAKON

Trei Newtonov zakon, ili zakon akcije i reakcije glasi:Djelovanje je uvijek jednako protudjelovanju, tj. djelovanja dvaju tijela jednog na drugo uvijek su jednaka i suprotnog smjera dakle, ukoliko se bilo koje tijelo sudari s nekim drugim tijelom i promijeni mu bilo kako kretanje, prvo e tijelo u svom vlastitom kretanju pretrpjeti istu promjenu, u suprotnom smjeru, silom drugog tijela.Newton naglaava da ta djelovanja nisu jednaka promjenama brzina, ve promjenama koliina kretanja.

Sl.6. Trei Newtonov zakon

Ovdje Newton zakljuuje da niti jedno tijelo, potpuno osamljeno, nemoe vriti nikakvu silu, niti biti podvrgnuto nekoj sili. Ako, dakle, gledamo dva tijela, ona meusobno djeluju jedno na drugo i kaemo da meu njima postoji meudjelovanje ili naprezanje. Tada on djelovanje jednog tijela naziva akcijom, a djelovanje drugog reakcijom.

Sl. 7. Trei Newtonov zakon Dakle:

Svakom djelovanju (akciji) suprostavlja se po intenzitetu jednako i suprotno usmjereno djelovanje (reakcija).

Lex III:Actioni contrariam semper et qualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse quales et in partes contrarias dirigi.

6.NEWTONOV ZAKON GRAVITACIJE

esto se u literaturi spominje i tzv. etvrti zakon mehanike (iako ga Newton u Pricipia Mathematica ne navodi), koji se odnosi na slaganje sila: ukoliko na neko tijelo djeluje n sila, onda je ukupna sila (o kojoj je rije u Drugom zakonu) jednaka:

Newtonov zakon gravitacije je prirodni zakon koji opisuje pojavu opeg privlaenja meu svim tijelima u svemiru. Smatra se ``najvelianstvenijim poopenjem koje je ikad uinio ljudski um'': ista ona sila, koja privlai poslovinu Newtonovu jabuku prema tlu zemlje, odrava Mjesec u njegovoj putanji oko Zemlje i planete u njihovim putanjama oko Sunca (a danas je jasno da se to privlaenje prostire i dalje, u meuzvjezdana i meugalaktika prostranstva).

Sl. 8. Isaac Newton

Toliko spominjana Newtonova jabuka stekla je planetarnu popularnost, gotovo kao i ona jabuka iz rajskog vrta Adama i Eve.Pria govori da je Isaaku dok se odmarao u hladu kronje stabla jabuke, pala jabuka na glavu i u tom trenutku mu je sinulo najvelianstvenije otkrie djelovanja gravitacije u svemiru - da ista ona sila koja privlai jabuku k zemlji odrava mjesec na njegovoj putanji u svemiru. I tako je roen Newtonov zakon gravitacije.

Sl.9. Newton i pad jabuke

Djelovanje sile tee u svemiru objasnio je 1687. u svojoj knjizi "Principia". Danas je uobiajeno da se ova sila naziva "Gravitacija", a pojam "sila tea"odnosi se na gravitacijsku silu planeta Zemlje u blizini njene povrine.Prouavajui silu teu Newton je doao do zakljuka da je ona samo jedna manifestacijaopenitije sile koja se protee kroz cijeli Svemir. Ovu openitu silu nazvao je Gravitacija injeno djelovanje formulirao u obliku poznatog Newton-ovog zakona gravitacije.

Sl. 10. Gravitaciono polje

7.ZAKON ODRANJA KOLIINE KRETANJA

Zakon odranja koliine kretanja je jedan od najvanijih zakona u fizici koji vrijedi, bez izuzetka, za sve zatvorene sisteme. Zakon proizilazi iz homogenosti prostora, tj. iz injenice da sve take prostora imaju iste osobine i da su prirodni zakoni isti u svakoj taki prostora, a glasi:

Ukupna koliina kretanja zatvorenog sistema konstantna je bez obzira na to kakvi se procesi i meudjelovanje dogaaju u sistemu.

Zakon odranja koliine kretanja za dva tijela mase m1 i m2 koja meusobno djeluju jedno na drugo i kojima su poetne brzine v1 i v2, a brzine nakon meudjelovanja v1' i v2' glasi:

m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'

Ako su poetne brzine oba tijela bile jednake nuli, zakon glasi:

m1v1'+m2v2'=0

Zbir koliina kretanja oba tijela prije meudjelovanja je jednak zbiru njihovih koliina kretanja nakon meusobnog meudjelovanja. To vrijedi i za vie od dva tijela. Pomou zakona odranja koliine kretanja rjeavaju se zadaci sa sudarima.

Sl. 11. Zakon odranja koliine kretanja

Zakljuak:

Sila je jedan od temeljnih fizikalnih pojmova, te ju nije lako definirati, ako je uopemogue. Danas je prihvaena dinamicka definicija sile, iako ona nita ne govori oprirodi sile i njenim svojstvima. Zbog toga smo posebno govorili o svojstvima silei najeim svojstvima koja se njoj pogresno pridruuju. Pojam sile se, kao i ostali fizikalni pojmovi, gradi i povezuje s drugim fizikalnim pojmovima te svoj smisao dobiva tek u korelaciji s njima.Za razumjevanje sile potrebni su nam Newtonovi zakoni za koje se kae da su temelji razumjevanja sile. Jabuka ne pada daleko od stabla, kau ljudi. Primijetili su to i antiki Grci, ali njihovtalent nije bio dovoljan da otkriju zato. Uinio je to sir Isaac Newton, tek u XVII stoljeu.Meutim, moram svakako naglasiti da vjerojatno niti on ne bi sam doao do otkria za koja je zasluan, da nije bilo svih njegovih prethodnika koji su mu tako lijepo priredili put, da je on morao samo doi, vidjeti i prepustiti geniju u sebi da pobjedi.Da nije bilo Newtona, u svemiru bi i dan danas vladali isti oni zakoni koji su vladali i prije nego ih je sir Isaac otkrio, samo mi moda jo ne bi znali za njih. I na napredak bez osnovnih zakona gibanja ne bi mogao nikamo. U ovom radu iznesen je samo mali djeli Newtonovog ivotnog djela onaj dio koji se usko vee uz dinamiku i jednostavno kretanje, jer bi rad u kojem bi neko iznio cjelokupno Newtonovo 'stvaralatvo' zauzeo puno vie papira.Sir Isaac Newton jedna je od najznaajnijih linosti svjetske historije i, vjerujem, dok je svijeta bit e puno ljudi koji e pisati o njemu, a malo onih koji nee nikad za njega ni doznati. Toliko mu valjda dugujemo.

Literatura:

1. Mari Stjepan,Univerzitetska knjiga, IP Svjetlost d.d. Zavod za udbenike i nastavna sredstva,Sarajevo 2001.god.2. Nada Abasbegovi Rajfa Musemi ' FIZIKA sa zbirkom zadataka za sedmi razred3. http://sh.wikipedia.org/wiki/Sila12