החוק השני של ניוטון: נוסחה, דוגמאות ותרגילים

החוק השני של ניוטון קובע כי התאוצה שרוכש גוף עומדת ביחס ישר לתוצאה של הכוחות הפועלים עליו.

מכיוון שהתאוצה מייצגת את השונות במהירות ליחידת זמן, החוק השני מצביע על כך שכוחות הם הסוכנים המייצרים שינויים במהירות בגוף.

המכונה גם עקרון היסוד של הדינמיקה, הוא הגה על ידי אייזק ניוטון וצורותיו, יחד עם שני חוקים אחרים (חוק 1 ופעולה ותגובה), יסודות המכניקה הקלאסית.

נוּסחָה

אנו מייצגים באופן מתמטי את החוק השני כ:

איפה,

כוח ותאוצה הם כמויות וקטוריות, ולכן הם מיוצגים עם חץ מעל האותיות המציינות אותם.

ככמויות וקטוריות, הם זקוקים, על מנת להיות מוגדרים במלואם, ערך מספרי, יחידת מידה, כיוון וכיוון. כיוון וכיוון ההאצה יהיה זהה לכוח הנקי.

בחוק השני, המסה של האובייקט (מ ') היא קבוע המידתיות של המשוואה והוא מדד האינרציה של גוף.

באופן זה, אם אנו מפעילים את אותו כוח על שני גופים בעלי מסות שונות, זה עם המסה הגדולה ביותר יסבול מהאצה נמוכה יותר. מכאן, אנו מסיקים כי בעל המסה הגדולה יותר מתנגד לשינויים במהירות, ולכן יש לו אינרציה גדולה יותר.

כוח שווה למסה כפול תאוצה

דוגמא:

גוף בעל מסה השווה ל- 15 ק"ג נע בתאוצה של מודולוס השווה ל- 3 מ"ש². מה גודל הכוח נטו הפועל על הגוף?

מודול הכוח נמצא בהחלת החוק השני, ולכן יש לנו:

F_ר = 15. 3 = 45 נ '

שלושת החוקים של ניוטון

הפיזיקאי והמתמטיקאי אייזק ניוטון (1643-1727) ניסח את החוקים הבסיסיים של המכניקה, שם הוא מתאר את התנועות ואת הסיבות שלהן. שלושת החוקים פורסמו בשנת 1687, בעבודה "עקרונות מתמטיים של הפילוסופיה הטבעית".

החוק הראשון של ניוטון

ניוטון התבסס על הרעיונות של גלילאו על אינרציה לגיבוש החוק הראשון, לכן הוא נקרא גם חוק האינרציה וניתן לומר:

בהיעדר כוחות, גוף במנוחה נשאר במנוחה וגוף בתנועה נע בקו ישר במהירות קבועה.

בקיצור, ה החוק הראשון של ניוטון מציין כי אובייקט אינו יכול ליזום תנועה, לעצור או לשנות כיוון מעצמו. נדרש לפעולה של כוח בכדי לחולל שינויים במצב המנוחה או התנועה שלו.

החוק השלישי של ניוטון

ה החוק השלישי של ניוטון זה חוק "פעולה ותגובה". פירוש הדבר שלכל פעולה יש תגובה באותה עוצמה, באותו כיוון ובכיוון ההפוך. עקרון הפעולה והתגובה מנתח את האינטראקציות המתרחשות בין שני גופים.

כאשר גוף סובל מפעולת כוח, אחר יקבל את תגובתו. מכיוון שצמד הפעולה-תגובה מתרחש בגופים שונים, הכוחות אינם מאזנים.

למידע נוסף בכתובת:

• שלושת החוקים של ניוטון
• כוח משיכה
• מהי אינרציה בפיזיקה?
• נוסחאות פיזיקה
• כמות התנועה
• מישור משופע

תרגילים נפתרו

1) UFRJ-2006

גוש מסה m מורד ומורם באמצעות חוט אידיאלי. בתחילה מורידים את הבלוק בתאוצה אנכית קבועה, כלפי מטה, של מודול a (בהשערה, פחות מהמודול g של תאוצת כוח הכבידה), כפי שמוצג באיור 1. לאחר מכן, מרימים את הבלוק בתאוצה אנכית קבועה, כלפי מעלה, גם של מודול a, כפי שמוצג באיור 2. תן ל- T להיות מתח החוט בדרך למטה ו- T ’למתח החוט בדרך למעלה.

קבע את היחס T '/ T כפונקציה של a ו- g.

ראה תשובה

במצב הראשון, כשהבלוק יורד, המשקל גדול יותר מהמתיחה. אז יש לנו שהכוח הנקי יהיה: F_ר= P - T
במצב השני, כשעולים ל T 'זה יהיה גדול מהמשקל, אז: F_ר= T '- P
החלת החוק השני של ניוטון וזכירה ש- P = מ.ג. יש לנו:


מחלקים (2) לפי (1), אנו מוצאים את הסיבה המבוקשת:

2) מקנזי -2005

מרימים גוף של 4.0 ק"ג באמצעות חוט התומך במתיחה מקסימלית של 50N. אימוץ g = 10m / s²התאוצה האנכית הגדולה ביותר שניתן להחיל על הגוף, מושכת אותו באמצעות חוט זה, היא:

א) 2.5 מטר לשנייה²
ב) 2.0 מטר לשנייה²
ג) 1.5 מטר לשנייה²
ד) 1.0m / s²
ה) 0.5m / s²

ראה תשובה

T - P = m. a (הגוף מרים, אז T> P)
מכיוון שהמתיחה המקסימלית היא 50 N ו- P = m. g = 4. 10 = 40 N, התאוצה הגדולה ביותר תהיה:

חלופה ל: 2.5 מ 'לשנייה²

3) PUC / MG-2007

באיור, לגוש A יש מסה m_ה = 80 ק"ג וחסום B, מסה מ '_ב = 20 ק"ג. חיכוכים ואינרציה של החוט והגלגלת עדיין זניחים ונחשבת g = 10m / s.² .

לגבי האצה של בלוק B, ניתן לומר שזה יהיה:

א) 10 מ 'לשנייה² מטה.
ב) 4.0 מ / ש² לְמַעלָה.
ג) 4.0 מ / ש² מטה.
ד) 2.0 מ '/ שנ'² מטה.

ראה תשובה

משקלו של B הוא הכוח האחראי להזזת הבלוקים למטה. בהתחשב בבלוקים כמערכת אחת ובהחלת החוק השני של ניוטון יש לנו:
פ_ב = (מ '_ה + מ '_ב). ה

חלופה ד: 2.0 מ '/ שנ'² מטה

4) Fatec-2006

שני גושים A ו- B בעלי מסות של 10 ק"ג ו- 20 ק"ג, בהתאמה, המחוברים על ידי חוט בעל מסה זניחה, נמצאים במנוחה במישור אופקי ללא חיכוך. כוח, גם אופקי, בעוצמה F = 60N מוחל על בלוק B, כפי שמוצג באיור.

המודול של כוח המשיכה בחוט המצטרף לשני הבלוקים, בניוטונים, תקף

א) 60
ב. 50
ג) 40
ד) 30
ה) 20

ראה תשובה

בהתחשב בשני הבלוקים כמערכת אחת, יש לנו: F = (m_ה + מ '_ב). החלפת הערכים אנו מוצאים את ערך התאוצה:

בידיעת ערך התאוצה, אנו יכולים לחשב את ערך המתח על החוט, בואו נשתמש בבלוק A לשם כך:

T = m_ה . ה
T = 10. 2 = 20 נ '

חלופה ה: 20 נ

5) ITA-1996

קניות בסופרמרקט, סטודנט משתמש בשתי עגלות. הוא דוחף את הראשון, המסה m, בכוח אופקי F, אשר, בתורו, דוחף עוד אחד ממסה M לרצפה שטוחה ואופקית. אם ניתן להזניח את החיכוך בין העגלות לרצפה, ניתן לומר שהכוח המופעל על העגלה השנייה הוא:

א) F
ב) MF / (m + M)
ג) F (m + M) / M.
ד) F / 2
ה) ביטוי אחר אחר

ראה תשובה

בהתחשב בשתי העגלות כמערכת אחת, יש לנו:

כדי לחשב את הכוח הפועל על העגלה השנייה, נשתמש שוב בחוק השני של ניוטון למשוואת העגלה השנייה:

חלופה b: MF / (m + M)