Мы объясним, что такое второй закон Ньютона, какова его формула и в каких экспериментах или примерах из повседневной жизни его можно наблюдать
Второй закон Ньютона связывает силу, массу и ускорение
Что такое второй закон Ньютона?
Второй закон Ньютона или фундаментальный принцип динамики – это второй из теоретических постулатов, сформулированных британским ученым сэром Исааком Ньютоном (1642-1727) на основе предыдущих исследований Галилео Галилея и Рене Декарта
Как его Закон инерции , опубликованный в 1684 году в работе ‘Математические принципы натуральной философии’, одном из фундаментальных трудов современного изучения физики. Этот закон выражает, выражаясь латинскими словами ученого:
Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressæ, & fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur
Что означает:
Изменение движения прямо пропорционально приложенной движущей силе и происходит в соответствии с прямой линией, вдоль которой приложена эта сила
Это означает, что ускорение , которое испытывает данное тело, пропорционально силе , действующей на него, которая может быть постоянной или нет. Суть того, что предлагается в этом втором законе, связана с пониманием того, что сила является причиной изменения движения и скорости
Формула второго закона Ньютона
По формуле второго закона Ньютона можно вычислить силу, массу или ускорение.
Фундаментальная формула этого ньютоновского принципа такова:
F = m.a
F – сила
m – масса тела
a – ускорение
Следовательно, ускорение объекта можно рассчитать, применив формулу a = ƩF/m , за исключением того, что ƩF – это чистая сила, приложенная к телу. Это означает, что если сила, действующая на объект, удваивается, то увеличивается и его ускорение; если же масса объекта удваивается, то его ускорение становится вдвое меньше
Эксперименты по второму закону Ньютона
Простой эксперимент, проверяющий второй закон Ньютона, включает в себя всего лишь биту и несколько шаров. Последний должен неподвижно лежать на пьедестале, и по нему с такой же силой будет нанесен удар битой
Шарики должны быть отсортированы по примерному весу, чтобы отметить как одна и та же приложенная сила приводит к большему или меньшему ускорению в зависимости от массы каждого шарика
В другом возможном эксперименте участвуют те же шарики разной массы, которые на этот раз будут брошены по прямой линии (свободное падение) таким образом, что на них действует только гравитация. Поскольку последняя является постоянной силой, разница в массе является единственным критерием для того, чтобы некоторые из них достигли большего ускорения, и поэтому они коснутся земли первыми
Примеры второго закона Ньютона
Для перемещения объектов с большей массой требуется большая сила.
Простой пример применения второго закона Ньютона возникает при толкании тяжелого предмета. Если объект неподвижен, то есть имеет нулевое ускорение, мы можем привести его в движение, приложив к нему силу, которая преодолевает инерцию и придает ему заданное ускорение
Если объект очень тяжелый или массивный, т.е. имеет большую массу, мы должны приложить большую силу, чтобы увеличить его движение
Другой возможный пример – автомобиль, который разгоняется благодаря силе, создаваемой двигателем. Чем больше сила, вызванная работой двигателя, тем большей скорости достигнет автомобиль, т.е. тем больше ускорение. Более массивный автомобиль, например, грузовик, потребует большей силы для достижения того же ускорения, чем более легкий автомобиль
Другие законы Ньютона
Помимо второго закона Ньютона, ученый предложил еще два фундаментальных принципа, а именно:
- Закон инерции. Который гласит: всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить свое состояние под действием сил, действующих на него. Это означает, что объект, движущийся или находящийся в состоянии покоя, не изменит своего состояния, если к нему не будет приложена какая-либо сила.
- Закон действия и реакции. Который гласит: Каждому действию соответствует равная, но противоположная реакция: это означает, что взаимные действия двух тел всегда равны и направлены в противоположные стороны. Это означает, что каждой силе, действующей на объект, противостоит аналогичная сила, действующая на него, в противоположном направлении и равной интенсивности.
Добавить комментарий