La seconda legge di Newton stabilisce che l'accelerazione acquisita da un corpo è direttamente proporzionale alla risultante delle forze agenti su di esso.
Poiché l'accelerazione rappresenta la variazione di velocità per unità di tempo, la 2a legge indica che le forze sono gli agenti che producono variazioni di velocità in un corpo.
Detto anche principio fondamentale della Dinamica, è stato concepito da Isaac Newton e forma, insieme ad altre due leggi (1° Legge e Azione e Reazione), i fondamenti della Meccanica Classica.
Formula
Rappresentiamo matematicamente la Seconda Legge come:
Dove,
Forza e accelerazione sono grandezze vettoriali, quindi sono rappresentate con una freccia sopra le lettere che le indicano.
Come grandezze vettoriali necessitano, per essere completamente definite, di un valore numerico, di un'unità di misura, di una direzione e di una direzione. La direzione e la direzione dell'accelerazione saranno le stesse della forza netta.
Nella 2° Legge, la massa dell'oggetto (m) è la costante di proporzionalità dell'equazione ed è la misura dell'inerzia di un corpo.
In questo modo, se applichiamo la stessa forza a due corpi di massa diversa, quello di massa maggiore subirà una minore accelerazione. Quindi, concludiamo che quello con massa maggiore resiste di più alle variazioni di velocità, quindi ha maggiore inerzia.
Esempio:
Un corpo di massa pari a 15 kg si muove con modulo di accelerazione pari a 3 m/s2. Qual è il modulo della forza risultante che agisce sul corpo?
Il modulo di forza si troverà applicando la 2a legge, quindi abbiamo:
FR = 15. 3 = 45 N
Le tre leggi di Newton
il fisico e il matematico Isaac Newton (1643-1727) formulò le leggi fondamentali della meccanica, dove descrive i movimenti e le loro cause. Le tre leggi furono pubblicate nel 1687, nell'opera "Principi matematici di filosofia naturale".
La prima legge di Newton
Newton si basava sulle idee di Galileo sull'inerzia per formulare la 1° Legge, quindi, è anche chiamata Legge d'inerzia e si può enunciare:
In assenza di forze, un corpo fermo rimane fermo e un corpo in movimento si muove in linea retta con velocità costante.
In breve, il La prima legge di Newton indica che un oggetto non può iniziare il movimento, fermarsi o cambiare direzione da solo. Ci vuole l'azione di una forza per provocare cambiamenti nel suo stato di quiete o movimento.
Terza legge di Newton
IL Terza legge di Newton è la Legge di "Azione e Reazione". Ciò significa che, per ogni azione, c'è una reazione della stessa intensità, della stessa direzione e nella direzione opposta. Il principio di azione e reazione analizza le interazioni che avvengono tra due corpi.
Quando un corpo subisce l'azione di una forza, un altro riceverà la sua reazione. Poiché la coppia azione-reazione si verifica in corpi diversi, le forze non si equilibrano.
Scopri di più su:
- Le tre leggi di Newton
- Gravità
- Cos'è l'inerzia in fisica?
- Formule di fisica
- Quantità di movimento
- piano inclinato
Esercizi risolti
1) UFRJ-2006
Un blocco di massa m viene abbassato e sollevato utilizzando un filo ideale. Inizialmente, il blocco viene abbassato con accelerazione verticale costante, verso il basso, del modulo a (per ipotesi, inferiore al modulo g dell'accelerazione di gravità), come mostrato in figura 1. Quindi, il blocco viene sollevato con accelerazione verticale costante, verso l'alto, anche del modulo a, come mostrato in figura 2. Sia T la tensione del filo in discesa e T' la tensione del filo in salita.
Determinare il rapporto T'/T in funzione di a e g.
Nella prima situazione, mentre il blocco sta discendendo, il peso è maggiore della trazione. Quindi abbiamo che la forza risultante sarà: FR=P - T
Nella seconda situazione, salendo T' sarà maggiore del peso, quindi: FR=T' - P
Applicando la 2° legge di Newton, e ricordando che P = m.g, abbiamo:
Dividendo (2) per (1) troviamo il motivo richiesto:
2) Mackenzie-2005
Un corpo di 4.0kg viene sollevato tramite un cavo che supporta una trazione massima di 50N. Adottando g = 10m/s2, la massima accelerazione verticale che si può applicare al corpo, tirandolo da questo filo, è:
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 (il corpo viene sollevato, quindi T>P)
Poiché la trazione massima è 50 N e P = m. g = 4. 10 = 40 N, la massima accelerazione sarà:
Alternativa a: 2,5 m/s2
3) PUC/MG-2007
Nella figura il blocco A ha massa mIL = 80 kg e blocco B, una massa mB = 20kg. Gli attriti e le inerzie del filo e della puleggia sono ancora trascurabili e si considera g = 10 m/s.2 .
Per quanto riguarda l'accelerazione del blocco B, si può dire che sarà:
a) 10 m/s2 giù.
b) 4,0 m/s2 su.
c) 4,0 m/s2 giù.
d) 2,0 m/s2 giù.
Il peso di B è la forza responsabile dello spostamento dei blocchi verso il basso. Considerando i blocchi come un unico sistema e applicando la 2° legge di Newton si ha:
PB = (mIL + mB). Il
Alternativa d: 2.0 m/s2 giù
4) Fatec-2006
Due blocchi A e B di massa rispettivamente 10 kg e 20 kg, uniti da un filo di massa trascurabile, sono in quiete su un piano orizzontale senza attrito. Al blocco B viene applicata una forza, anche orizzontale, di intensità F = 60N, come mostrato in figura.
Il modulo della forza di trazione nel filo che unisce i due blocchi, in newton, è valido
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
Considerando i due blocchi come un unico sistema, si ha: F = (mIL + mB). a, sostituendo i valori troviamo il valore di accelerazione:
Conoscendo il valore dell'accelerazione, possiamo calcolare il valore della tensione sul filo, usiamo il blocco A per questo:
T=mIL . Il
T = 10. 2 = 20 N
Alternativa e: 20 N
5) ITA-1996
Facendo la spesa in un supermercato, uno studente usa due carrelli. Spinge il primo, di massa m, con una forza orizzontale F, che, a sua volta, spinge un altro di massa M su un pavimento piano e orizzontale. Se si può trascurare l'attrito tra i carrelli e il pavimento, si può dire che la forza che viene applicata sul secondo carrello è:
a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) FA / 2
e) un'altra espressione diversa
Considerando i due carrelli come un unico sistema, abbiamo:
Per calcolare la forza che agisce sul secondo carrello, usiamo di nuovo la 2a legge di Newton per l'equazione del 2o carrello:
Alternativa b: MF/(m+M)
