Jelaskan Rangka Rujukan dari Mekanik klasik dalam bahasa melayu

Walaupun kedudukan, halaju dan pecutan sesebuah jasad boleh dijelaskan oleh pemerhati yang di dalam apa jua jenis pergerakan, mekanik klasik menganggap bahawa terdapat satu keluarga rangka rujukan yang membolehkan hukum alam mekanik mendapat bentuk yang ringkas. Rangka rujukan ini dikenali sebagai Kerangka Inersia. Kerangka Inersia adalah sebuah rangka rujukan dimana sesuatu jasad itu statik (tidak bergerak) atau didalam halaju seragam didalam arah lurus, jika tiada interaksi daya.

Kerangka Bukan Inersia pula adalah rangka rujukan yang di dalam pecutan mengikut Kerangka Inersia. Di dalam Kerangka Bukan Inersia suatu jasad itu seakan-akan dikerjakan oleh sesuatu daya yang bukan datang dari Kerangka Bukan Inersia.

Contohnya, apabila seorang pemerhati itu berdiri di atas penimbang di dalam lif. Pemerhati mengenakan daya iaitu beratnya ke atas penimbang itu. Mengikut Hukum Newton Ketiga, penimbang itu akan mengenakan sebuah daya "N" ke atas pemerhati. Daya yang dikenakan oleh penimbang ke atas pemerhati adalah bacaan penimbang itu. Jika lif itu pegun, maka bacaan penimbang itu adalah berat pemerhati "W", kerana daya dikenakan oleh penimbang ke atas pemerhati adalah berat pemerhati, iaitu:

Tetapi jika lif itu memecut ke atas, bacaan neraca akan menjadi lebih tinggi daripada berat pemerhati. Ini adalah kerana daya yang dikenakan neraca itu meningkat iaitu:

Newton menyatakan bahawa Hukum Gerakan Newton Kedua perlu dianalisa di dalam kerangka rujukan yang di dalam keadaan statik mengikut permerhatian sesebuah “planet” yang jauh. Tetapi tanggapan ini tidak praktikal kerana setiap rangka rujukan, samada planet atau jasad, memecut dan berputar, atau kedua-duanya sekali. Contohnya bumi adalah jasad yang berputar di atas paksinya dan mengelilingi matahari di atas orbitnya. Maka mengikut teori Newton, bumi tidak boleh dijadikan kerangka rujukan inersia. Tetapi Hukum Gerakan Kedua Newton boleh digunakan dalam kerangka rujukan yang bergerak (memecut atau berputar) dengan mengambil kira dan membandingkan gerakan kerangka rujukan itu dengan gerakan jasad yang dianalisa. Contohnya apabila seseorang itu membaling bola di dalam bilik, bilik itu boleh digunakan sebagai kerangka inersia. Ketika bola itu bergerak, bilik itu juga bergerak mengikut gerakan atau putaran bumi. Dengan itu kerangka rujukan itu juga bergerak. Tetapi kerana waktu gerakan bola itu pendek dan putaran bumi begitu perlahan sekali, maka kiraan pecutan bola itu boleh mengikut Hukum Newton Kedua, dan keputusannya adalah begitu tepat, dan analisa gerakan bola itu tidak perlu mengambil kira gerakan bumi.

Daya; Hukum Gerakan Newton Kedua

Newton adalah manusia pertama yang menyatakan secara matematik hubungan antara daya dan momentum. Sesetengah ahli fizik menterjemahkan Hukum Gerakan Newton Kedua sebagai pengtakrifan daya dan jisim, manakala sesetengah ahli fizik pula menganggap hukum ini adalah Hukum Asas Awal yang sebahagian daripada hukum alam. Kedua-dua tanggapan ini mempunyai pentakrifan matematik yang sama.

Kuantiti mv dipanggil momentum. Jumlah daya yang dikenakan ke atas sesebuah jasad adalah bersamaan dengan kadar perubahan momentum jasad itu dalam tempoh tertentu. Pecutan pula ditakrifkan sebagai a = dv/dt. Maka Hukum Gerakan Newton Kedua boleh dipermudahkan ke bentuk ini:

Selagi semua daya yang dikenakan ke atas sesebuah jasad boleh diketahui atau ditentukan, Hukum Gerakan Newton Kedua boleh menjelaskan gerakan jasad itu. Apabila hubungan setiap daya itu telah ditentukan, daya-daya itu boleh digantikan di dalam persamaan Hukum Gerakan Newton Kedua untuk memperoleh persamaan bezaan biasa, yang selalunya dikenali sebagai persamaan gerakan.

Sebagai contoh, terdapat sebuah daya geseran bertindak ke atas sebuah jasad. Daya Geseran boleh ditakrifkan secara matematik seperti berikut:

di mana μ adalah pemalar positif, tanda negatif di awal persamaan bermaksud daya geseran ini bertindak melawan arah halaju jasad ini.

Untuk mendapatkan persamaan gerakan jasad ini, daya geseran F perlu digantikan dengan persamaan Hukum Gerakan Newton Kedua. Persamaan gerakan jasad ini adalah seperti berikut:

Persamaan gerakan ini boleh dikamirkan untuk mendapat persamaan halaju jasad dalam fungsi waktu, t:

Di mana  adalah halaju awal jasad ini. Menurut persamaan halaju v, halaju jasad ini berkurangan secara eksponen seperti berikut: