První osobou, která zformulovala základní fyzikální zákony, jimiž se řídí dynamika v klasické nerelativistické fyzice, je Sir Isaac Newton. Dynamická síla je hlavní součástí lineární dynamiky. Některé příklady dynamiky nebo aplikace dynamické síly jsou následující:
Podívejme se podrobně na příklad dynamiky.
Příklad dynamiky
Dynamická síla označuje typ síly, která umožňuje objektu měnit nebo měnit jeho tvar, velikost, polohu, rychlost nebo směr. Dynamické síly závisí na čase. Dynamická síla se používá v řadě každodenních činností nebo jevů, jako jsou:
1. Zemětřesení
Fenomén zemětřesení nastává, když se tektonické desky Země přemístí ze své původní polohy a vzájemně se srazí. Tato srážka tektonických desek vede ke vzniku seismických vln. Tento pohyb tektonických desek se děje uvnitř jádra Země, ale účinek této srážky je také vidět na povrchu, kde se objekt, jako jsou domy, budovy, stromy, póly atd., Začne třást. Tento pohyb na povrchu Země je způsoben seismickou silou, která je typem dynamické síly.
2. Pohyb aut
Motor automobilu dodává hnací sílu, která pomáhá vozidlu zrychlovat a pohybovat se vpřed. Tato hnací síla motoru automobilu je formou dynamické síly vyvíjené na vůz, která mu pomáhá s postupem času měnit polohu z jednoho místa na druhé. Dynamické síly jsou závislé na čase, tj. Ke změně polohy dochází s ohledem na čas.
3. Trefení kriketového míčku
Nadhazovač hází kriketovým míčkem určitým tempem směrem k pálkaři. Pálkař zasáhne přicházející míč netopýrem a změní jeho polohu, směr a rychlost. Síla vyvíjená pálkařem na míč pomocí pálky je dynamická síla.
4. Zatloukání kovu
Kov se lisováním do různých tvarů a velikostí ohřívá a bije. Kovy jsou v přírodě tvárné a tvárné. Pro přeměnu surového kusu kovu na plech nebo drát se používá postup, který opakovaně narazil na povrch kovu určitou silou pomocí tuhého předmětu. Vyvíjená síla pomáhá měnit tvar kovu a je tedy dynamickou silou.
5. Házení předmětu.
Házíme předmět pomocí svalová síla v našem těle. Po odhození předmět mění svou rychlost s ohledem na čas. Tato svalová síla vyvíjená naším tělem je formou dynamické síly. To lze dokázat prvním Newtonovým pohybovým zákonem, který říká, že objekt nemůže změnit svou rychlost bez použití vnější síly.
6. Nafouknutí balónu
Balónky jsou vyrobeny z elastických gumových membrán. Pro nafouknutí balónu vyvíjíme sílu na elastickou membránu tak, že balón nacpeme vzduchem. Síla působící na stěny balónu mění jeho tvar a velikost a je tedy dynamickou silou.
7. Točení mléka
Proces stloukání mléka zahrnuje odstředění mléka vysokou rychlostí pomocí mixéru, mixéru nebo dokonce ručně pomocí lžíce. Po určité době odstředění způsobí, že se krém oddělí od mléka a začne vystupovat. Neustálý otáčivý pohyb způsobí, že mléko změní svůj stav z kapalného na polotekutý. Můžeme tedy říci, že síla vyvíjená na roztočení mléka je druh dynamické síly.
Podívejme se nyní podrobněji na termín „dynamika“, abychom lépe porozuměli.
Termín dynamika označuje pole v klasické mechanice, které se zabývá studiem sil a vlivem sil na pohyb. Dva hlavní typy dynamiky jsou:
Lineární dynamika:
Termín lineární dynamika platí pro objekty, které se šíří nebo se pohybují po přímce, tj. Objekty s lineárním pohybem. Matematicky je lineární dynamika reprezentována lineárními algebraickými rovnicemi.
Veličiny, které spadají pod lineární dynamiku, jsou síla (součin hmotnosti a zrychlení), setrvačnost nebo hmotnost, rychlost (tj. Posun za jednotku času), posun (ve stejné jednotce jako vzdálenost), zrychlení (posun za jednotku času na druhou) a hybnost (součin hmotnosti a rychlosti). U většiny výpočtů lineární dynamiky je za vzatý objekt považována částice velikosti ea point, která má svoji hmotnost soustředěnou v jednom bodě. Jinými slovy můžeme říci, že všechny síly působí na těžiště tohoto konkrétního objektu.
Lineární dynamika a lineární pohyb se řídí hlavně třemi zákony pohybu sira Isaaca Newtona:
První zákon– Předmět v klidu zůstává v klidu, pokud na něj nepůsobí vnější síla. Objekt v pohybu je nadále v pohybu a má a konstantní rychlost dokud a pokud na něj nepůsobí vnější síla.
In jinými slovy, můžeme říci, že předmět, na který nepůsobí vnější síla, může být buď v klidu, nebo v pohybu konstantní rychlostí v jednom směru.
Druhý zákon- Zrychlení pohybujícího se objektu je směrováno ve směru čisté vnější síly, která na něj působí.
Zrychlení je údajně přímo úměrné čisté vnější síle působící na předmět a je nepřímo úměrné hmotnosti předmětu. Další způsob, jak definovat druhý zákon, je, že rychlost změny lineární hybnosti objektu je ekvivalentní čisté vnější síle působící na objekt. Matematicky to může být reprezentováno jako F = ma & dp/dt = Fsíť.
Třetí zákon- Každá akce má stejnou a opačnou reakci.
To znamená, že síla působící na předmět přichází ve formě dvojice, která je svou povahou stejná a opačná. Můžeme říci, že pokud předmět P vyvíjí sílu na jiný předmět Q, pak předmět Q také vyvíjí stejnou sílu ve směru opačném k směru P. Matematicky 10 lze znázornit jako Fp = - Fq.
** Je třeba poznamenat, že tři pohybové zákony Isaaca Newtona platí pouze v inerciálním referenčním rámci.
Nelineární/rotační dynamika:
Termín nelineární rotační dynamika platí pro objekty, které se šíří nebo se pohybují v rotující nebo zakřivené dráze. Fyzikální veličiny, které jsou popsány rotační dynamikou, jsou krouticí moment (křížový součin vektoru síly a vektoru polohy), úhlové posunutí (ve stupních nebo radiánech), moment setrvačnosti nebo rotační setrvačnosti (součin hmotnosti předmětu a druhé mocniny vzdálenosti mezi těžištěm předmětu a referenční osou), úhlové zrychlení (radiány pokryté za jednotku času na druhou), úhlovou rychlost (pokryté radiány za jednotku času) a moment hybnosti (součin momentu setrvačnosti a úhlové rychlosti).
Rotační dynamiku lze také řídit upravenými třemi pohybovými zákony:
První zákon- Předmět v klidu má tendenci zůstat v klidu a rotující předmět má tendenci pokračovat v rotaci s a konstantní úhlová rychlost dokud a dokud objekt nezažije nějaký čistý vnější točivý moment.
Druhý zákon: Projekt úhlové zrychlení objektu je přímo úměrná čistému vnějšímu točivému momentu. Moment setrvačnosti předmětu a jeho úhlové zrychlení je nepřímo úměrná. Matematicky je to reprezentováno rovnicí τ = Iα. Můžeme také říci, že rychlost změny momentu hybnosti udává čistý vnější točivý moment působící na předmět.
Třetí zákon- Každá akce má stejnou a opačnou reakci. V tomto případě mluvíme o točivém momentu vyvíjeném na předmět jako o akci.
Jaký je princip dynamiky?
Výzkumníci a vědci, kteří studují dynamiku, obvykle pozorují změny, ke kterým dochází ve fyzickém systému v průběhu času, a poté analyzují příčinu těchto změn.
Dynamika je studována pozorováním a analýzou systému mechaniky vyvinutého Sirem Isaacem. Newtonova dynamika se řídí základními fyzikálními zákony vyvinutými Newtonem. Druhý Newtonův pohybový zákon je zvláště důležitý při studiu dynamiky. Protože však všechny tři pohybové zákony do určité míry spolu souvisí, musíme při sledování dynamiky systému vzít v úvahu všechny tři zákony.
V případě klasického elektromagnetismu je kinematika systému studována Maxwellovými rovnicemi. V klasickém systému dynamika zahrnuje kombinaci elektromagnetismu a mechaniky, která je popsána Maxwellovými rovnicemi, Newtonovými zákony a Lorentzovou silou dohromady.
Co je Lorentzova síla?
Lorentzova síla vede velkou část klasických studií elektromagnetismu.
Síla, kterou nabitá částice q zažívá při pohybu rychlostí v pod vlivem magnetické pole B a el pole E se nazývá Lorentzova síla. Lorentzova síla je pojmenována po holandském fyzikovi Hendriku A. Lorentzovi. Na nabitou částici působí elektromagnetická síla F (tj. Lorentzova síla), která je dána rovnicí F = qE + qv × B.
Jaké jsou Maxwellovy rovnice?
James Clerk Maxwell zformuloval soubor spojených parciálních diferenciálních rovnic sestavením Lorentzova silového zákona, klasické optiky, elektrických obvodů a zákonů základů klasického elektromagnetismu. Tyto rovnice jsou nyní známé jako Maxwellovy rovnice elektromagnetiky.
Čtyři Maxwellovy rovnice, kterými se řídí pole elektromagnetiky, jsou:
1. Gaussův zákon pro elektrická pole- Uvádí, že pokud integrujeme odchozí elektrické pole E do oblasti, výsledek se rovná celkovému náboji Q uvnitř objemu děleného propustností prostoru.
2. Gaussův zákon pro magnetické pole- Uvádí, že integrál magnetického pole B v uzavřené oblasti se rovná nule.
3. Faradayův zákon magnetické indukce- Uvádí, že integrál elektrického pole na uzavřeném vedení, jako je vodič, dává změnu celkového napětí kolem obvodu. Toto napětí je generováno měnícím se magnetickým polem v celém obvodu.
4. Ampérův zákon s Maxwellovým výtlakovým proudem- Poskytuje celkovou magnetickou sílu kolem obvodu z hlediska proudu procházejícího obvodem s jakýmkoli měnícím se elektrickým polem způsobeným výtlakovým proudem.
Doufáme, že tento příspěvek představil všechny požadované informace týkající se příkladu dynamiky ve fyzice.
Také čtení:
Ahoj, jsem Sanchari Chakraborty. Vystudoval jsem elektroniku.
Vždy rád zkoumám nové vynálezy v oblasti elektroniky.
Jsem horlivý student, v současné době investuji do oblasti aplikované optiky a fotoniky. Jsem také aktivním členem SPIE (Mezinárodní společnost pro optiku a fotoniku) a OSI (Optical Society of India). Moje články jsou zaměřeny na přiblížení kvalitních vědeckých výzkumných témat jednoduchým, ale informativním způsobem. Věda se vyvíjí od nepaměti. Takže se snažím nahlédnout do evoluce a představit ji čtenářům.
Pojďme se připojit