Newtonov drugi zakon: formula, primeri in vaje

Newtonov drugi zakon določa, da je pospešek, ki ga doseže telo, neposredno sorazmeren z rezultatom sil, ki delujejo nanj.

Ker pospešek predstavlja spremembo hitrosti v enoti časa, drugi zakon kaže, da so sile dejavniki, ki povzročajo spremembe hitrosti v telesu.

Imenuje se tudi temeljno načelo dinamike, zasnoval ga je Isaac Newton in skupaj z dvema drugima zakonoma (1. zakon in delovanje in reakcija) tvori temelje klasične mehanike.

Formula

Drugi zakon matematično predstavljamo kot:

Kje,

Sila in pospešek sta vektorski količini, zato sta predstavljeni s puščico nad črkami, ki ju označujeta.

Kot vektorske količine potrebujejo za popolno določitev številčno vrednost, mersko enoto, smer in smer. Smer in smer pospeševanja bosta enaki čisti sili.

V 2. zakonu je masa predmeta (m) konstanta sorazmernosti enačbe in je merilo vztrajnosti telesa.

Na ta način, če uporabimo enako silo na dve telesi z različnimi masami, bo tisto z največjo maso pospešilo manj. Zato sklepamo, da se tisti z večjo maso bolj upira spreminjanju hitrosti, zato ima večjo vztrajnost.

Sila je enaka masi in pospešku

Primer:

Telo z maso, enako 15 kg, se giblje z modulom pospeška 3 m / s². Kakšna je velikost neto sile, ki deluje na telo?

Modul sile bo najden z uporabo drugega zakona, zato imamo:

F_R = 15. 3 = 45 N

Newtonovi trije zakoni

fizik in matematik Isaac Newton (1643-1727) je oblikoval osnovne zakone mehanike, kjer opisuje gibanja in njihove vzroke. Trije zakoni so bili objavljeni leta 1687 v delu "Matematični principi naravne filozofije".

Newtonov prvi zakon

Newton je temeljil na idejah Galileo o vztrajnosti pri oblikovanju 1. zakona, zato se imenuje tudi zakon o vztrajnosti in lahko rečemo:

V odsotnosti sil telo v mirovanju ostane v mirovanju in telo v gibanju se premika po ravni črti s konstantno hitrostjo.

Skratka, Newtonov prvi zakon označuje, da predmet sam ne more sprožiti gibanja, ustaviti ali spremeniti smeri. Sila ukrepa, da povzroči spremembe v stanju počitka ali gibanja.

Newtonov tretji zakon

THE Newtonov tretji zakon to je zakon "ukrepanja in odzivanja". To pomeni, da pri vsakem dejanju obstaja reakcija enake intenzivnosti, iste smeri in v nasprotni smeri. Načelo delovanja in reakcije analizira interakcije med dvema telesoma.

Ko telo trpi zaradi sile, bo drugo prejelo njegovo reakcijo. Ko se par akcija-reakcija pojavlja v različnih telesih, sile ne uravnotežijo.

Več o tem na:

• Newtonovi trije zakoni
• Gravitacija
• Kaj je vztrajnost v fiziki?
• Formule fizike
• Količina gibanja
• nagnjena ravnina

Rešene vaje

1) UFRJ-2006

Blok mase m se spusti in dvigne z idealno žico. Sprva se blok spušča s konstantnim navpičnim pospeševanjem navzdol modula a (po hipotezi manj kot modul g pospeševanja gravitacije), kot je prikazano na sliki 1. Nato se blok dvigne s konstantnim navpičnim pospeševanjem navzgor, tudi modula a, kot je prikazano na sliki 2. Naj bo T napetost preje na poti navzdol in T ’napetost preje na poti navzgor.

Določite razmerje T ’/ T v odvisnosti od a in g.

Glejte Odgovor

V prvi situaciji, ko se blok spušča, je teža večja od vlečne sile. Torej imamo, da bo neto sila: F_R= P - T
V drugi situaciji bo pri dvigu T 'večja od teže, torej: F_R= T '- P
Če uporabimo Newtonov 2. zakon in se spomnimo, da je P = m.g, imamo:


Če delimo (2) na (1), najdemo zahtevani razlog:

2) Mackenzie-2005

Telo s težo 4,0 kg dvignemo s pomočjo žice, ki podpira največjo vlečno moč 50N. Sprejem g = 10m / s², največji navpični pospešek, ki ga lahko uporabimo za telo in ga potegnemo s to žico, je:

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

Glejte Odgovor

T - P = m. a (telo se dviguje, torej T> P)
Ker je največji oprijem 50 N in je P = m. g = 4. 10 = 40 N, največji pospešek bo:

Alternativa: 2,5 m / s²

3) PUC / MG-2007

Na sliki ima blok A maso m_THE = 80 kg in blok B, masa m_B = 20 kg. Trenja in vztrajnost žice in jermenice so še vedno zanemarljivi in ​​upošteva se g = 10m / s.² .

Glede pospeševanja bloka B lahko rečemo, da bo:

a) 10 m / s² dol.
b) 4,0 m / s² gor.
c) 4,0 m / s² dol.
d) 2,0 m / s² dol.

Glejte Odgovor

Teža B je sila, ki je odgovorna za premikanje blokov navzdol. Glede na bloke kot en sistem in uporabo Newtonovega drugega zakona imamo:
P_B = (m_THE + m_B). The

Alternativni d: 2,0 m / s² dol

4) Fatec-2006

Dva bloka A in B z maso 10 kg oziroma 20 kg, spojena z navojem zanemarljive mase, mirujeta na vodoravni ravnini brez trenja. Na blok B deluje sila, tudi vodoravna, intenzivnosti F = 60N, kot je prikazano na sliki.

Velja modul vlečne sile v žici, ki povezuje dva bloka, v newtonih

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

Glejte Odgovor

Če upoštevamo dva bloka kot en sam sistem, imamo: F = (m_THE + m_B). a, z nadomestitvijo vrednosti najdemo vrednost pospeška:

Če poznamo vrednost pospeška, lahko izračunamo vrednost napetosti na žici, za to uporabimo blok A:

T = m_THE . The
T = 10. 2 = 20 N

Alternativa e: 20 N.

5) ITA-1996

Nakupuje v supermarketu, študent uporablja dva vozička. Prvega, mase m, potisne z vodoravno silo F, ta pa drugo maso M potisne na ravno vodoravno dno. Če trenja med vozički in tlemi lahko zanemarimo, lahko rečemo, da je sila, ki deluje na drugi voziček:

a) F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F / 2
e) še en drugačen izraz

Glejte Odgovor

Če upoštevamo dva vozička kot en sam sistem, imamo:

Za izračun sile, ki deluje na drugi voziček, uporabimo Newtonov 2. zakon za enačbo 2. vozička:

Alternativa b: MF / (m + M)