Другий закон Ньютона: формула, приклади та вправи

Другий закон Ньютона встановлює, що прискорення, набуте тілом, прямо пропорційне результуючій дії на нього сил.

Оскільки прискорення представляє зміну швидкості за одиницю часу, 2-й закон вказує, що сили є агентами, що викликають коливання швидкості в тілі.

Його також називають фундаментальним принципом динаміки, він був задуманий Ісааком Ньютоном і формує разом з двома іншими законами (1-й закон і дія та реакція) основи класичної механіки.

Формула

Ми математично представляємо Другий закон як:

Де,

Сила та прискорення є векторними величинами, тому вони представлені стрілкою над буквами, що їх вказують.

Як векторні величини, їм потрібно, щоб бути повністю визначеними, числове значення, одиниця виміру, напрямок і напрямок. Напрямок і напрямок прискорення будуть однаковими з чистою силою.

У 2-му Законі маса об’єкта (m) є константою пропорційності рівняння і є мірою інерції тіла.

Таким чином, якщо ми застосуємо однакову силу до двох тіл з різною масою, тіло з найбільшою масою зазнає меншого прискорення. Отже, ми робимо висновок, що той, хто має більшу масу, більше протистоїть варіаціям швидкості, тому він має більшу інерцію.

Сила дорівнює масі, примноженій на прискорення

Приклад:

Тіло масою 15 кг рухається з модулем прискорення, рівним 3 м / с². Яка величина чистої сили, що діє на тіло?

Силовий модуль буде знайдений із застосуванням 2-го закону, тому маємо:

F_Р. = 15. 3 = 45 н

Три закони Ньютона

фізик і математик Ісаак Ньютон (1643-1727) сформулював основні закони механіки, де описує рухи та їх причини. Три закони були опубліковані в 1687 р. У праці "Математичні принципи натурфілософії".

Перший закон Ньютона

Ньютон базувався на ідеях Росії Галілей щодо інерції сформулювати 1-й закон, тому його також називають законом інерції і можна сказати:

За відсутності сил тіло, що перебуває в стані спокою, залишається в стані спокою, а тіло в русі рухається прямолінійно з постійною швидкістю.

Коротше, Перший закон Ньютона вказує на те, що об'єкт не може самостійно ініціювати рух, зупинятися або змінювати напрямок. Вона вимагає дії сили, щоб викликати зміни в стані спокою або руху.

Третій закон Ньютона

THE Третій закон Ньютона це Закон "Дії та Реакції". Це означає, що на кожну дію існує реакція однакової інтенсивності, того самого напрямку і в протилежному напрямку. Принцип дії та реакції аналізує взаємодії, що відбуваються між двома тілами.

Коли тіло зазнає дії сили, інше отримає її реакцію. Оскільки пара дія-реакція відбувається в різних тілах, сили не врівноважуються.

Дізнайтеся більше на:

• Три закони Ньютона
• Сила тяжіння
• Що таке інерція у фізиці?
• Формули фізики
• Кількість руху
• похила площина

Розв’язані вправи

1) UFRJ-2006

Блок маси m опускається і піднімається за допомогою ідеального дроту. Спочатку блок опускається з постійним вертикальним прискоренням вниз, модуля a (за гіпотезою, менше модуля g прискорення сили тяжіння), як показано на малюнку 1. Потім блок піднімають з постійним вертикальним прискоренням вгору, також модуля А, як показано на малюнку 2. Нехай T - натяг пряжі на шляху вниз, а T ’натяг пряжі на шляху вгору.

Визначте відношення T ’/ T як функцію від a та g.

Див. Відповідь

У першій ситуації, коли блок спускається, вага перевищує тягу. Отже, маємо, що чиста сила буде: F_Р.= P - T
У другій ситуації, коли T 'піднімається вгору, це буде більше, ніж вага, отже: F_Р.= T '- P
Застосовуючи другий закон Ньютона і пам’ятаючи, що P = m.g, маємо:


Поділивши (2) на (1), ми знаходимо запитувану причину:

2) Маккензі-2005

Корпус вагою 4,0 кг піднімається за допомогою дроту, що підтримує максимальну тягу 50 Н. Прийняття g = 10м / с², найбільше вертикальне прискорення, яке можна прикласти до тіла, витягуючи його за цей дріт, це:

а) 2,5 м / с²
б) 2,0 м / с²
в) 1,5 м / с²
г) 1,0 м / с²
д) 0,5 м / с²

Див. Відповідь

T - P = m. a (тіло піднімається, тому T> P)
Оскільки максимальна тяга дорівнює 50 Н і Р = м. g = 4. 10 = 40 Н, найбільшим прискоренням буде:

Альтернатива: 2,5 м / с²

3) PUC / MG-2007

На малюнку блок А має масу m_THE = 80 кг і блок Б, маса м_B = 20 кг. Тертя та інерція дроту та шківа все ще незначні, і враховується g = 10м / с.² .

Щодо прискорення блоку В, можна сказати, що це буде:

а) 10 м / с² вниз.
б) 4,0 м / с² вгору.
в) 4,0 м / с² вниз.
г) 2,0 м / с² вниз.

Див. Відповідь

Вага B - сила, що відповідає за переміщення блоків вниз. Розглядаючи блоки як єдину систему та застосовуючи 2-й закон Ньютона, ми маємо:
P_B = (м_THE + м_B).

Альтернатива d: 2,0 м / с² вниз

4) Fatec-2006

Два блоки А і В мас 10 кг і 20 кг відповідно, з'єднані ниткою незначної маси, перебувають у спокої на горизонтальній площині без тертя. До блоку B прикладають силу, також горизонтальну, інтенсивності F = 60N, як показано на малюнку.

Модуль сили тяги в дроті, що з'єднує два блоки, в ньютонах, є дійсним

а) 60
б) 50
в) 40
г) 30
д) 20

Див. Відповідь

Розглядаючи два блоки як єдину систему, маємо: F = (m_THE + м_B). a, підставляючи значення, знаходимо значення прискорення:

Знаючи величину прискорення, ми можемо розрахувати величину натягу на дроті, скористаємося для цього блоком А:

Т = м_THE .
Т = 10. 2 = 20 н

Альтернатива e: 20 н

5) ITA-1996

Роблячи покупки в супермаркеті, студент користується двома візками. Він штовхає перший, масою m, з горизонтальною силою F, який, у свою чергу, штовхає інший масою M на рівну горизонтальну підлогу. Якщо тертям між візками та підлогою можна знехтувати, можна сказати, що сила, яка прикладена до другого візка, становить:

а) Ж
б) MF / (m + M)
в) F (m + M) / M
г) F / 2
д) інший інший вираз

Див. Відповідь

Розглядаючи дві візки як єдину систему, ми маємо:

Щоб розрахувати силу, що діє на другий візок, використаємо 2-й закон Ньютона для рівняння 2-го візка:

Альтернатива b: MF / (m + M)