ニュートンの第2法則:公式、例、演習

ニュートンの第2法則は、物体によって取得される加速度は、物体に作用する力の合力に正比例することを確立しています。

加速度は単位時間あたりの速度の変化を表すため、第2法則は、力が物体の速度の変化を生み出す要因であることを示しています。

ダイナミクスの基本原理とも呼ばれ、アイザックニュートンによって考案され、古典力学の基礎である他の2つの法則(第1法則と作用と反作用)とともに形成されます。

熱力学的に第二法則を次のように表します。

FとRの下付き文字をスタックし、上の右矢印はmスペースに等しい。 右矢印の上付き文字のあるスペース

どこ、

FとRの下付き文字を積み重ね、2点の上に右矢印を付けます。スペースfor c a space r e s u l tan te。 space A space u n i d e space n the space s i s t m a space i n t e r n a c i o n a l space is space the space n and w t o n space left括弧Nright括弧。
mコロンスペースma s sa。 スペーススペースun i deスペースnスペースsi s t maスペースin t e r n a c i o n alスペースはスペーススペースqu i log r amスペース左括弧kg右括弧。
右矢印の上付きコロンスペースを使用して、セルを作成します。 スペースAスペースuni deスペースnスペースSI狭いスペースはスペーススペースmetrスペーススペースs e g u ndスペースaスペースqu a d r adスペース左括弧mをsの2乗右括弧で割ったもの

力と加速度はベクトル量であるため、それらを示す文字の上に矢印で表されます。

ベクトル量として、完全に定義するためには、数値、測定単位、方向、および方向が必要です。 加速の方向と方向は正味の力と同じになります。

第2法則では、オブジェクトの質量(m)は方程式の比例定数であり、物体の慣性の尺度です。

このように、質量の異なる2つの物体に同じ力を加えると、質量が最大の物体の加速度が低くなります。 したがって、質量が大きいほど速度の変動に強く、したがって慣性が大きいと結論付けます。

ニュートンの第2法則
力は質量と加速度の積に等しい

例:

質量が15kgの物体は、弾性率加速度が3 m / sで移動します。2. 体に作用する正味の力の大きさはどれくらいですか?

フォースモジュールは第2法則を適用して検出されるため、次のようになります。

FR = 15. 3 = 45 N

ニュートンの3つの法則

物理学者および数学者 アイザック・ニュートン (1643-1727)力学の基本法則を策定し、そこで彼は動きとその原因を説明しました。 3つの法律は、1687年に「自然哲学の数学的原理」という作品で発表されました。

ニュートンの第一法則

ニュートンはのアイデアに基づいていた ガリレオ したがって、第1法則を定式化するための慣性については、慣性法とも呼ばれ、次のように述べることができます。

力がない場合、静止している物体は静止したままで、動いている物体は一定の速度で直線的に移動します。

要するに、 ニュートンの第一法則 オブジェクトがそれ自体でモーションを開始、停止、または方向を変更できないことを示します。 それは、その静止状態または運動状態に変化をもたらすために力の作用を取ります。

ニュートンの第3法則

THE ニュートンの第3法則 それは「行動と反作用」の法則です。 これは、すべてのアクションに対して、同じ強度、同じ方向、および反対方向の反応があることを意味します。 作用と反作用の原理は、2つの物体間で発生する相互作用を分析します。

ある体が力の作用を受けると、別の体がその反応を受け取ります。 作用と反作用のペアは異なる物体で発生するため、力のバランスが取れていません。

詳細については、以下をご覧ください。

  • ニュートンの3つの法則
  • 重力
  • 物理学における慣性とは何ですか?
  • 物理式
  • 移動量
  • 傾斜面

解決された演習

1)UFRJ-2006

質量mのブロックは、理想的なワイヤーを使用して上下します。 最初に、図1に示すように、ブロックはモジュールaの一定の垂直加速度で下向きに下降します(仮説により、重力加速度のモジュールgよりも小さくなります)。 次に、図2に示すように、ブロックは、モジュールaについても、一定の垂直加速度で上向きに持ち上げられます。 Tを下りの糸張力、Tを上りの糸張力とします。

UFRJ演習

aとgの関数として比率T ’/ Tを決定します。

最初の状況では、ブロックが下降しているため、重量が牽引力よりも大きくなります。 したがって、正味の力は次のようになります。FR= P-T
2番目の状況では、T 'を上げると、重量よりも大きくなるため、次のようになります。FR= T'-P
ニュートンの第2法則を適用し、P = m.gであることを思い出すと、次のようになります。
左括弧1右括弧PスペースからMスペースに等しいTスペースを引いたもの。 mに等しいスペースの二重右矢印T。 gスペースからmスペースを引いたもの。 ザ・
左括弧2右括弧スペースTアポストロフィからmに等しいPスペースを引いたもの。 二重右矢印Tアポストロフィはmに等しい。 最もm。 g
(2)を(1)で割ると、要求された理由がわかります。
分子T´オーバー分母T分数の終わりは、分子gスペースにオーバー分母gマイナス分数の終わりを加えたものに等しくなります

2)マッケンジー-2005

4.0kgのボディは、50Nの最大トラクションをサポートするワイヤーによって持ち上げられています。 g = 10m / sを採用2、このワイヤーで体を引っ張って体に加えることができる最大の垂直加速度は次のとおりです。

a)2.5m / s2
b)2.0m / s2
c)1.5m / s2
d)1.0m / s2
e)0.5m / s2

T-P = m。 a(体が持ち上げられているので、T> P)
最大トラクションは50NおよびP = mであるため。 g = 4。 10 = 40 N、最大加速度は次のようになります。
50マイナス40は4に等しい。 二重右矢印aは10over 4に等しく、2コンマ5mスペースをsの2乗で割ったものに等しい

代替:2.5 m / s2

3)PUC / MG-2007

この図では、ブロックAの質量はmです。THE = 80 kgおよびブロックB、質量mB = 20kg。 ワイヤーとプーリーの摩擦と慣性はまだ無視できる程度であり、g = 10m / sが考慮されます。2 .

ブロック

ブロックBの加速に関しては、次のようになります。

a)10 m / s2 ダウン。
b)4.0 m / s2 アップ。
c)4.0 m / s2 ダウン。
d)2.0 m / s2 ダウン。

Bの重量は、ブロックを下に移動させる力です。 ブロックを単一のシステムと見なし、ニュートンの第2法則を適用すると、次のようになります。
PB =(mTHE + mB). ザ・
分母80の上の分子20.10に等しい分数の20の終わりは、100の上の200に等しい2mのスペースをsの2乗で割ったものに等しい

代替d:2.0 m / s2 ダウン

4)Fatec-2006

無視できる質量の糸で結合された、それぞれ質量10kgと20kgの2つのブロックAとBは、摩擦なしで水平面に静止しています。 図に示すように、強度F = 60Nの水平方向の力がブロックBに加えられます。

ブロック

2つのブロックを結合するワイヤの牽引力の係数(ニュートン)は有効です

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

2つのブロックを単一のシステムと見なすと、次のようになります。F=(mTHE + mB). a、値を代入すると、加速度の値がわかります:

分母10の上の分子60に等しい分数の20の終わりは30の上の60に等しい2mのスペースをsの2乗で割ったものに等しい

加速度の値がわかれば、ワイヤーの張力の値を計算できます。これにはブロックAを使用します。

T = mTHE . ザ・
T = 10。 2 = 20 N

代替e:20 N

5)ITA-1996

スーパーマーケットで買い物をするとき、学生は2つのカートを使用します。 質量mの最初の1つを水平方向の力Fで押し、次に質量Mのもう1つを平らな水平の床に押し込みます。 カートと床の間の摩擦を無視できる場合、2番目のカートにかかる力は次のようになります。

a)F
b)MF /(m + M)
c)F(m + M)/ M
d)F / 2
e)別の異なる表現

2つのカートを単一のシステムと見なすと、次のようになります。

Fは、左括弧mにM右括弧スペースを加えたものに等しくなります。 スペース右二重矢印aは、分母の左括弧mとMの右括弧の端数の上の分子Fに等しい

2番目のカートに作用する力を計算するために、2番目のカートの方程式にニュートンの第2法則を再度使用してみましょう。

fはMスペースに等しい。 スペースの二重右矢印fはMに等しい。 分母の左括弧mとMの右括弧の端の分子F

代替案b:MF /(m + M)

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