Newtoni teine ​​seadus: valem, näited ja harjutused

Newtoni teine ​​seadus kinnitab, et keha omandatud kiirendus on otseselt proportsionaalne talle mõjuvate jõudude tulemiga.

Kuna kiirendus tähistab kiiruse muutust ajaühikus, näitab teine ​​seadus, et jõud on ained, mis tekitavad kehas kiiruse muutusi.

Seda nimetatakse ka dünaamika aluspõhimõtteks, selle mõtles välja Isaac Newton ja see koos kahe teise seadusega (1. seadus ja tegevus ja reaktsioon) on klassikalise mehaanika alused.

Valem

Esitame matemaatiliselt teist seadust järgmiselt:

Kus

Jõud ja kiirendus on vektorkogused, nii et neid tähistatakse noolega neid tähistavate tähtede kohal.

Vektorkogustena vajavad need täieliku määratlemise jaoks arvväärtust, mõõtühikut, suunda ja suunda. Kiirenduse suund ja suund on samad kui netojõud.

2. seaduses on objekti mass (m) võrrandi proportsionaalsuskonstant ja keha inertsuse mõõt.

Sel viisil, kui rakendame sama jõudu kahele erineva massiga kehale, kannatab suurima massiga kiirendus väiksemat. Seega järeldame, et suurema massiga inimene peab kiiruse kõikumistele rohkem vastu, seetõttu on tal suurem inerts.

Jõu võrdub massi ja kiirendusega

Näide:

Keha, mille mass on 15 kg, liigub moodulkiirendusega, mis on võrdne 3 m / s². Kui suur on kehale mõjuv netojõud?

Jõumoodul leitakse rakendades teist seadust, nii et meil on:

F_R = 15. 3 = 45 N

Newtoni kolm seadust

füüsik ja matemaatik Isaac Newton (1643-1727) sõnastas mehaanika põhiseadused, kus kirjeldab liikumisi ja nende põhjuseid. Kolm seadust avaldati 1687. aastal töös "Loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted".

Newtoni esimene seadus

Newton põhines ideedel Galileo inertsil sõnastada 1. seadus, seetõttu nimetatakse seda ka inertsiseaduseks ja võib öelda:

Jõude puudumisel jääb puhkeolekus keha puhkeolekusse ja liikuv keha liigub sirgjooneliselt püsiva kiirusega.

Lühidalt öeldes Newtoni esimene seadus näitab, et objekt ei saa ise liikumist algatada, peatada ega suunda muuta. Selle puhke- või liikumisseisundi muutmiseks on vaja jõudu.

Newtoni kolmas seadus

THE Newtoni kolmas seadus see on "tegevuse ja reageerimise" seadus. See tähendab, et iga tegevuse jaoks toimub sama intensiivsusega, samas suunas ja vastupidises suunas reageerimine. Tegevus- ja reaktsiooniprintsiip analüüsib kahe keha vastastikuseid mõjusid.

Kui keha kannatab jõu toimel, saab teine ​​selle reaktsiooni. Kuna tegevus-reaktsioonipaar esineb erinevates kehades, ei ole jõud tasakaalus.

Lisateave:

• Newtoni kolm seadust
• Gravitatsioon
• Mis on füüsika inerts?
• Füüsika valemid
• Liikumise kogus
• kaldus lennuk

Lahendatud harjutused

1) UFRJ-2006

Massimassi plokk langetatakse ja tõstetakse ideaalse traadi abil. Esialgu langetatakse plokk mooduli a pideva vertikaalse kiirendusega allapoole (hüpoteesi järgi vähem kui raskuskiirenduse moodul g), nagu on näidatud joonisel 1. Seejärel tõstetakse plokki püstise vertikaalse kiirendusega ülespoole ka moodulile a, nagu on näidatud joonisel 2. Olgu T lõnga pinge langusel ja T ’lõnga pinge ülespoole minnes.

Määrake suhe T ’/ T funktsioonina a ja g.

Vt vastus

Esimeses olukorras, kui plokk kahaneb, on kaal suurem kui veojõud. Nii et meil on netojõud järgmine: F_R= P - T
Teises olukorras on T 'ülesminekul kaalust suurem, seega: F_R= T '- P
Rakendades Newtoni 2. seadust ja pidades meeles, et P = m.g, on meil:


Jagades (2) (1) leiame nõutud põhjuse:

2) Mackenzie-2005

4,0 kg kere tõstetakse traadi abil, mis toetab maksimaalset veojõudu 50 N. Võttes vastu g = 10m / s², suurim vertikaalne kiirendus, mida saab kehale rakendada, tõmmates seda sellest traadist, on:

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

Vt vastus

T - P = m. a (keha tõstetakse üles, nii et T> P)
Kuna maksimaalne veojõud on 50 N ja P = m. g = 4. 10 = 40 N, suurim kiirendus on:

Alternatiiv: 2,5 m / s²

3) PUC / MG-2007

Joonisel on ploki A mass m_THE = 80 kg ja plokk B, mass m_B = 20 kg. Traadi ja rihmaratta hõõrdumine ja inerts on endiselt tühised ja arvestatakse, et g = 10m / s.² .

Bloki B kiirenduse kohta võib öelda, et see on:

a) 10 m / s² alla.
b) 4,0 m / s² üles.
c) 4,0 m / s² alla.
d) 2,0 m / s² alla.

Vt vastus

B kaal on jõud, mis vastutab plokkide allapoole liikumise eest. Arvestades plokke ühe süsteemina ja rakendades Newtoni teist seadust, on meil:
P_B = (m_THE + m_B). The

Alternatiiv d: 2,0 m / s² alla

4) Fatec-2006

Kaks plokki A ja B massiga vastavalt 10 kg ja 20 kg, mis on ühendatud tühise massiga niidiga, on horisontaaltasapinnal ilma hõõrdumiseta. Blokeeringule B rakendatakse ka horisontaalset jõudu intensiivsusega F = 60N, nagu on näidatud joonisel.

Kahte plokki ühendavas traadis on veojõu moodul njuutonites kehtiv

a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20

Vt vastus

Arvestades kahte plokki ühe süsteemina, on meil: F = (m_THE + m_B). a, asendades väärtused, leiame kiirenduse väärtuse:

Teades kiirenduse väärtust, saame arvutada traadi pinge väärtuse, kasutame selleks plokki A:

T = m_THE . The
T = 10. 2 = 20 N

Alternatiiv e: 20 N

5) ITA-1996

Supermarketis sisseoste tehes kasutab õpilane kahte vankrit. See surub esimese massiga m horisontaalse jõu F abil, mis omakorda surub teise massist M tasasele horisontaalsele põrandale. Kui vankrite ja põranda vahelist hõõrdumist saab tähelepanuta jätta, võib öelda, et teisele vankrile rakendatav jõud on:

a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) teine ​​erinev väljend

Vt vastus

Arvestades kahte käru ühe süsteemina, on meil:

Teisele kärule mõjuva jõu arvutamiseks kasutame uuesti 2. käru võrrandi jaoks Newtoni teist seadust:

Alternatiiv b: MF / (m + M)