De tweede wet van Newton stelt vast dat de door een lichaam verkregen versnelling recht evenredig is met de resultante van de krachten die erop inwerken.
Aangezien versnelling de variatie in snelheid per tijdseenheid vertegenwoordigt, geeft de 2e wet aan dat krachten de agenten zijn die variaties in snelheid in een lichaam produceren.
Ook wel het fundamentele principe van dynamiek genoemd, het werd bedacht door Isaac Newton en vormt samen met twee andere wetten (1e wet en actie en reactie), de basis van de klassieke mechanica.
Formule
We stellen de Tweede Wet wiskundig voor als:
Waar,
Kracht en versnelling zijn vectorgrootheden, dus worden ze weergegeven met een pijl boven de letters die ze aangeven.
Als vectorgrootheden hebben ze, om volledig te worden gedefinieerd, een numerieke waarde, een maateenheid, een richting en een richting nodig. De richting en richting van de versnelling zullen hetzelfde zijn als de netto kracht.
In de 2e wet is de massa van het object (m) de evenredigheidsconstante van de vergelijking en de maat voor de traagheid van een lichaam.
Op deze manier, als we dezelfde kracht uitoefenen op twee lichamen met verschillende massa's, zal degene met de grootste massa een lagere versnelling ondergaan. Daarom concluderen we dat degene met een grotere massa meer weerstand biedt aan variaties in snelheid, en daarom een grotere traagheid heeft.
Voorbeeld:
Een lichaam met een massa gelijk aan 15 kg beweegt met een modulusversnelling gelijk aan 3 m/s2. Hoe groot is de netto kracht die op het lichaam werkt?
De krachtmodule zal worden gevonden door de 2e wet toe te passen, dus we hebben:
FR = 15. 3 = 45 N
De drie wetten van Newton
de natuurkundige en wiskundige Isaac Newton (1643-1727) formuleerde de basiswetten van de mechanica, waarin hij de bewegingen en hun oorzaken beschrijft. De drie wetten werden in 1687 gepubliceerd in het werk "Mathematical Principles of Natural Philosophy".
De eerste wet van Newton
Newton was gebaseerd op de ideeën van Galileo op traagheid om de 1e wet te formuleren, daarom wordt het ook de wet van traagheid genoemd en kan worden gesteld:
Als er geen krachten zijn, blijft een lichaam in rust in rust en beweegt een lichaam in een rechte lijn met constante snelheid.
Kortom, de De eerste wet van Newton geeft aan dat een object niet zelf beweging kan initiëren, stoppen of van richting kan veranderen. Er is de actie van een kracht nodig om veranderingen in zijn rust- of bewegingstoestand teweeg te brengen.
De derde wet van Newton
DE De derde wet van Newton het is de wet van "Actie en Reactie". Dit betekent dat er voor elke actie een reactie is van dezelfde intensiteit, dezelfde richting en in de tegenovergestelde richting. Het principe van actie en reactie analyseert de interacties die plaatsvinden tussen twee lichamen.
Wanneer een lichaam de werking van een kracht ondergaat, zal een ander zijn reactie ontvangen. Omdat het actie-reactiepaar in verschillende lichamen voorkomt, zijn de krachten niet in evenwicht.
Meer informatie op:
- De drie wetten van Newton
- Zwaartekracht
- Wat is traagheid in de natuurkunde?
- Fysische formules
- Hoeveelheid beweging
- Hellend vlak
Opgelost Oefeningen
1) UFRJ-2006
Een blok met massa m wordt omlaag en omhoog gebracht met behulp van een ideale draad. Aanvankelijk wordt het blok neergelaten met constante verticale versnelling, naar beneden, van module a (hypothese minder dan de module g van de versnelling van de zwaartekracht), zoals weergegeven in figuur 1. Vervolgens wordt het blok met constante verticale versnelling omhoog getild, ook van module a, zoals weergegeven in figuur 2. Laat T de garenspanning zijn op weg naar beneden en T' de garenspanning op weg naar boven.
Bepaal de verhouding T’/T als functie van a en g.
In de eerste situatie, als het blok daalt, is het gewicht groter dan de trekkracht. Dus we hebben dat de netto kracht zal zijn: FR=P - T
In de tweede situatie zal bij het omhoog gaan van T' groter zijn dan het gewicht, dus: FR=T' - P
Door de 2e wet van Newton toe te passen en te onthouden dat P = m.g, hebben we:
Door (2) te delen door (1) vinden we de gevraagde reden:
2) Mackenzie-2005
Een lichaam van 4,0 kg wordt opgetild door middel van een draad die een maximale trekkracht van 50N ondersteunt. Goedkeurend g = 10m/s2, de grootste verticale versnelling die op het lichaam kan worden uitgeoefend door het aan deze draad te trekken, is:
a) 2,5 m/s2
b) 2,0 m/s2
c) 1.5m/s2
d) 1,0 m/s2
e) 0,5 m/s2
T-P = m. a (het lichaam wordt opgetild, dus T>P)
Aangezien de maximale trekkracht 50 N is en P = m. g = 4. 10 = 40 N, de grootste versnelling is:
Alternatief voor: 2,5 m/s2
3) PUC/MG-2007
In de figuur heeft blok A een massa mDE = 80 kg en blok B, een massa mB = 20kg. Wrijvingen en traagheid van de draad en katrol zijn nog steeds verwaarloosbaar en g = 10m/s wordt beschouwd2 .
Met betrekking tot de versnelling van blok B kan worden gezegd dat het zal zijn:
a) 10 m/s2 naar beneden.
b) 4,0 m/s2 omhoog.
c) 4,0 m/s2 naar beneden.
d) 2,0 m/s2 naar beneden.
Het gewicht van B is de kracht die verantwoordelijk is voor het naar beneden bewegen van de blokken. Als we de blokken als een enkel systeem beschouwen en de 2e wet van Newton toepassen, hebben we:
PB = (mDE + mB). De
Alternatief d: 2,0 m/s2 naar beneden
4) Fatec-2006
Twee blokken A en B met een massa van respectievelijk 10 kg en 20 kg, verbonden door een draad van verwaarloosbare massa, rusten zonder wrijving op een horizontaal vlak. Een kracht, ook horizontaal, met intensiteit F = 60N wordt uitgeoefend op blok B, zoals weergegeven in de figuur.
De modulus van de trekkracht in de draad die de twee blokken verbindt, in newton, is geldig
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
Als we de twee blokken als een enkel systeem beschouwen, hebben we: F = (mDE + mB). a, door de waarden te vervangen, vinden we de versnellingswaarde:
Als we de waarde van de versnelling kennen, kunnen we de waarde van de spanning in de draad berekenen, laten we hiervoor blok A gebruiken:
T=mDE . De
T = 10. 2 = 20 N
Alternatief e: 20 N
5) ITA-1996
Winkelen in een supermarkt, een student gebruikt twee karren. Het duwt de eerste, met massa m, met een horizontale kracht F, die op zijn beurt een andere met massa M op een vlakke, horizontale vloer duwt. Als de wrijving tussen de karren en de vloer kan worden verwaarloosd, kan worden gezegd dat de kracht die op de tweede kar wordt uitgeoefend:
a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) nog een andere uitdrukking
Als we de twee karren als één systeem beschouwen, hebben we:
Laten we, om de kracht te berekenen die op de tweede kar werkt, de 2e wet van Newton gebruiken voor de 2e kar-vergelijking:
Alternatief b: MF/(m+M)
