Newtonův druhý zákon stanoví, že zrychlení získané tělesem je přímo úměrné výslednici sil působících na něj.
Jelikož zrychlení představuje změnu rychlosti za jednotku času, druhý zákon naznačuje, že síly jsou látky, které způsobují změny rychlosti v těle.
Nazýval se také základní princip dynamiky a byl koncipován Isaacem Newtonem a spolu s dalšími dvěma zákony (1. zákon a akce a reakce) vytvořil základy klasické mechaniky.
Vzorec
Matematicky reprezentujeme Druhý zákon jako:
Kde,
Síla a zrychlení jsou vektorové veličiny, takže jsou znázorněny šipkou nad písmeny, která je označují.
Jako vektorové veličiny potřebují, aby byly plně definovány, číselnou hodnotu, měrnou jednotku, směr a směr. Směr a směr zrychlení budou stejné jako čistá síla.
Ve 2. zákoně je hmotnost objektu (m) proporcionální konstantou rovnice a je měřítkem setrvačnosti tělesa.
Tímto způsobem, pokud použijeme stejnou sílu na dvě tělesa s různými hmotami, bude mít jedno s největší hmotou nižší zrychlení. Proto jsme dospěli k závěru, že ten s větší hmotou odolává více změnám v rychlosti, proto má větší setrvačnost.
Příklad:
Tělo s hmotností rovnou 15 kg se pohybuje s modulem zrychlení rovným 3 m / s2. Jaká je velikost čisté síly působící na tělo?
Silový modul bude nalezen při použití druhého zákona, takže máme:
FR = 15. 3 = 45 N.
Newtonovy tři zákony
fyzik a matematik Isaac Newton (1643-1727) formuloval základní zákony mechaniky, kde popisuje pohyby a jejich příčiny. Tyto tři zákony byly publikovány v roce 1687 v práci „Matematické principy přírodní filozofie“.
Newtonův první zákon
Newton byl založen na myšlenkách Galileo o setrvačnosti formulovat 1. zákon, proto se také nazývá zákon setrvačnosti a lze jej konstatovat:
Při nepřítomnosti sil zůstává těleso v klidu a těleso v pohybu se pohybuje konstantní rychlostí po přímce.
Stručně řečeno, Newtonův první zákon označuje, že objekt nemůže sám zahájit pohyb, zastavit nebo změnit směr. Vyžaduje akci síly, aby vyvolala změny ve stavu odpočinku nebo pohybu.
Newtonův třetí zákon
THE Newtonův třetí zákon je to zákon „akce a reakce“. To znamená, že pro každou akci existuje reakce stejné intenzity, stejného směru a v opačném směru. Princip akce a reakce analyzuje interakce, ke kterým dochází mezi dvěma těly.
Když tělo utrpí působení síly, jiné dostane jeho reakci. Jelikož se dvojice akce-reakce vyskytuje v různých tělesech, síly se nevyvažují.
Více se dozvíte na:
- Newtonovy tři zákony
- Gravitace
- Co je setrvačnost ve fyzice?
- Fyzikální vzorce
- Množství pohybu
- nakloněná rovina
Vyřešená cvičení
1) UFRJ-2006
Blok hmotnosti m je spuštěn a zvednut pomocí ideálního drátu. Zpočátku je blok spuštěn s konstantním vertikálním zrychlením modulu a (hypotézou menší než modul g gravitačního zrychlení), jak je znázorněno na obrázku 1. Poté se blok zvedne s konstantním vertikálním zrychlením nahoru také z modulu a, jak je znázorněno na obrázku 2. Nechť T je napětí příze na cestě dolů a T ‘napětí příze na cestě nahoru.
Určete poměr T ’/ T jako funkci a a g.
V první situaci, když blok klesá, je váha větší než trakce. Takže máme, že čistá síla bude: FR= P - T
Ve druhé situaci bude při stoupání T 'větší než hmotnost, takže: FR= T '- P
Aplikujeme Newtonův druhý zákon a pamatujeme si, že P = m.g máme:
Vydělením (2) číslem (1) najdeme požadovaný důvod:
2) Mackenzie-2005
Tělo o hmotnosti 4,0 kg se zvedá pomocí drátu, který podporuje maximální trakci 50 N. Přijetí g = 10 m / s2, největší svislé zrychlení, které lze na tělo aplikovat, tahem za tento drát, je:
a) 2,5 m / s2
b) 2,0 m / s2
c) 1,5 m / s2
d) 1,0 m / s2
e) 0,5 m / s2
T - P = m. a (tělo se zvedá, takže T> P)
Protože maximální trakce je 50 N a P = m. g = 4. 10 = 40 N, největší zrychlení bude:
Alternativa k: 2,5 m / s2
3) PUC / MG-2007
Na obrázku má blok A hmotnost mTHE = 80 kg a blok B, hmotnost mB = 20 kg. Tření a setrvačnost drátu a řemenice jsou stále zanedbatelné a uvažuje se g = 10 m / s.2 .
Pokud jde o zrychlení bloku B, lze říci, že to bude:
a) 10 m / s2 dolů.
b) 4,0 m / s2 nahoru.
c) 4,0 m / s2 dolů.
d) 2,0 m / s2 dolů.
Váha B je síla zodpovědná za pohyb bloků dolů. Když vezmeme v úvahu bloky jako jeden systém a použijeme Newtonův 2. zákon, máme:
PB = (mTHE + mB). The
Alternativní d: 2,0 m / s2 dolů
4) Fatec-2006
Dva bloky A a B o hmotnosti 10 kg, respektive 20 kg, spojené vláknem zanedbatelné hmotnosti, jsou v klidu ve vodorovné rovině bez tření. Síla, také vodorovná, o intenzitě F = 60N působí na blok B, jak je znázorněno na obrázku.
Platný je modul tažné síly v drátu, který spojuje dva bloky, v newtonech
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
Vezmeme-li v úvahu dva bloky jako jeden systém, máme: F = (mTHE + mB). a, dosazením hodnot zjistíme hodnotu zrychlení:
Známe-li hodnotu zrychlení, můžeme vypočítat hodnotu napětí na drátu, použijeme k tomu blok A:
T = mTHE . The
T = 10. 2 = 20 N.
Alternativní e: 20 N.
5) ITA-1996
Při nákupu v supermarketu používá student dva vozíky. První, o hmotnosti m, tlačí vodorovnou silou F, která zase tlačí další o hmotnosti M na rovnou vodorovnou podlahu. Pokud lze zanedbat tření mezi vozíky a podlahou, lze říci, že síla, která působí na druhý vozík, je:
a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) jiný odlišný výraz
Vezmeme-li v úvahu dva vozíky jako jeden systém, máme:
Pro výpočet síly působící na druhý vozík použijeme znovu Newtonův 2. zákon pro rovnici 2. košíku:
Alternativa b: MF / (m + M)
