Newtonin toisen lain mukaan ruumiin saavuttama kiihtyvyys on suoraan verrannollinen siihen vaikuttavien voimien tulokseen.
Koska kiihtyvyys edustaa nopeuden vaihtelua aikayksikköä kohti, toinen laki osoittaa, että voimat ovat aineita, jotka tuottavat vaihteluja nopeudessa kehossa.
Kutsutaan myös dynamiikan perusperiaatteeksi, sen on suunnitellut Isaac Newton ja muodot yhdessä kahden muun lain (1. laki ja toiminta ja reaktio) kanssa, jotka ovat klassisen mekaniikan perusta.
Kaava
Esitämme matemaattisesti toista lakia seuraavasti:
Missä,
Voima ja kiihtyvyys ovat vektorimääriä, joten ne on esitetty nuolella niitä osoittavien kirjainten päällä.
Vektorimäärinä ne tarvitsevat numeerisen arvon, mittayksikön, suunnan ja suunnan, jotta ne voidaan määrittää täysin. Kiihtyvyyden suunta ja suunta ovat samat kuin nettovoima.
Toisessa laissa kohteen massa (m) on yhtälön suhteellisuusvakio ja se on ruumiin inertian mitta.
Tällä tavoin, jos käytämme samaa voimaa kahteen kappaleeseen, joiden massa on erilainen, suurempi massa kärsii pienemmästä kiihtyvyydestä. Siksi päätellään, että se, jolla on suurempi massa, vastustaa enemmän nopeuden vaihteluita, joten sillä on suurempi hitaus.
Esimerkki:
Runko, jonka massa on 15 kg, liikkuu moduulin kiihtyvyydellä, joka on 3 m / s2. Mikä on kehoon vaikuttavan nettovoiman suuruus?
Voima-moduuli löytyy soveltamalla 2. lakia, joten meillä on:
FR = 15. 3 = 45 N
Newtonin kolme lakia
fyysikko ja matemaatikko Isaac Newton (1643-1727) muotoili mekaniikan peruslaki, jossa hän kuvaa liikkeet ja niiden syyt. Kolme lakia julkaistiin vuonna 1687 teoksessa "Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet".
Newtonin ensimmäinen laki
Newton perustui Galileo inertiasta ensimmäisen lain muotoilemiseksi, sitä kutsutaan siis myös hitauslaiksi ja voidaan todeta:
Voimien puuttuessa levossa oleva keho pysyy levossa ja liikkuva keho liikkuu suorassa linjassa vakionopeudella.
Lyhyesti sanottuna Newtonin ensimmäinen laki osoittaa, että esine ei voi aloittaa liikettä, pysäyttää tai muuttaa suuntaa itse. Se käyttää voiman toimintaa saadakseen aikaan muutoksia lepo- tai liikkumistilassaan.
Newtonin kolmas laki
THE Newtonin kolmas laki se on "toiminnan ja reaktion" laki. Tämä tarkoittaa, että jokaiselle toiminnalle tapahtuu saman intensiteetin, saman suunnan ja vastakkaisen reaktion. Toiminnan ja reaktion periaate analysoi kahden kehon välisiä vuorovaikutuksia.
Kun ruumis kärsii voiman vaikutuksesta, toinen saa reaktionsa. Koska toiminta-reaktiopari esiintyy eri elimissä, voimat eivät tasapainoa.
Lisätietoja:
- Newtonin kolme lakia
- Painovoima
- Mikä on fysiikan hitaus?
- Fysiikan kaavat
- Liikkeen määrä
- kalteva taso
Ratkaistut harjoitukset
1) UFRJ-2006
Massalohko m lasketaan ja nostetaan ihanteellisella langalla. Aluksi lohko lasketaan moduulin a vakiona pystysuuntaisella kiihtyvyydellä alaspäin (oletuksena vähemmän kuin painovoiman kiihtyvyyden moduuli g), kuten kuvassa 1 on esitetty. Tämän jälkeen lohko nostetaan tasaisella pystysuuntaisella kiihdytyksellä ylöspäin myös moduulista a, kuten kuvassa 2 on esitetty. Olkoon T langankireys alaspäin ja T ’langankireys ylöspäin.
Määritä suhde T ’/ T a: n ja g: n funktiona.
Ensimmäisessä tilanteessa lohkon laskiessa paino on suurempi kuin pito. Joten meillä on, että nettovoima on: FR= P - T
Toisessa tilanteessa, kun nousee T ', se on suurempi kuin paino, joten: FR= T '- P
Soveltamalla Newtonin toista lakia ja muistamalla, että P = m.g, meillä on:
Jakamalla (2) (1), löydämme pyydetyn syyn:
2) Mackenzie-2005
4,0 kg: n runko nostetaan langalla, joka tukee 50N: n maksimaalista pitoa. Hyväksymällä g = 10m / s2, suurin pystykiihtyvyys, jota kehoon voidaan soveltaa vetämällä sitä tällä langalla, 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
T - P = m. a (runkoa nostetaan, joten T> P)
Koska suurin pito on 50 N ja P = m. g = 4. 10 = 40 N, suurin kiihtyvyys on:
Vaihtoehto: 2,5 m / s2
3) PUC / MG-2007
Kuviossa lohkon A massa on mTHE = 80 kg ja lohko B, massa mB = 20 kg. Vaijerin ja hihnapyörän kitkat ja hitaus ovat edelleen merkityksettömiä ja g = 10 m / s otetaan huomioon.2 .
Lohkon B kiihtyvyydestä voidaan sanoa, että se on:
a) 10 m / s2 alas.
b) 4,0 m / s2 ylös.
c) 4,0 m / s2 alas.
d) 2,0 m / s2 alas.
B: n paino on voima, joka vastaa lohkojen siirtämisestä alaspäin. Ottaen lohkot yhtenä järjestelmänä ja soveltamalla Newtonin 2. lakia meillä on:
PB = (mTHE + mB).
Vaihtoehto d: 2,0 m / s2 alas
4) Fatec-2006
Kaksi lohkoa A ja B, joiden massa on 10 kg ja vastaavasti 20 kg, yhdistettynä merkityksettömällä langalla, ovat levossa vaakatasossa ilman kitkaa. Lohkoon B kohdistetaan myös horisontaalinen voima, intensiteetti F = 60N, kuten kuvassa esitetään.
Kaksi lohkoa yhdistävän langan vetovoiman moduuli newtoneina on voimassa
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
Kun pidetään kahta lohkoa yhtenä järjestelmänä, meillä on: F = (mTHE + mB). a, korvaamalla arvot löydämme kiihtyvyysarvon:
Kun tiedämme kiihtyvyyden arvon, voimme laskea langan jännityksen arvon, käytetään lohkoa A tähän:
T = mTHE .
T = 10. 2 = 20 N
Vaihtoehto e: 20 N
5) ITA-1996
Ostoksilla supermarketissa opiskelija käyttää kahta kärryä. Se työntää ensimmäisen, massan m, vaakasuoralla voimalla F, joka puolestaan työntää toisen massasta M tasaiselle, vaakasuoralle lattialle. Jos kärryjen ja lattian välinen kitka voidaan jättää huomiotta, voidaan sanoa, että toiseen kärryyn kohdistuva voima on:
a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) toinen erilainen ilmaisu
Kun pidämme kahta kärryä yhtenä järjestelmänä, meillä on:
Lasketaan toiseen kärryyn vaikuttava voima käyttämällä Newtonin toista lakia toisen kärryyhtälön osalta uudelleen:
Vaihtoehto b: MF / (m + M)
