ГоловнеМеханікаФізика

Другий закон Ньютона

Другий закон Ньютона

ΣF = m·a – Результуюча (сумарна) сила дорівнює добутку маси на прискорення.

З погляду фізики правильніше висловлювати другий закон Ньютона таким чином:

a = ΣF/m – прискорення об’єкта прямо пропорційно результуючої силі, і обернено пропорційно масі об’єкта.

Таке формулювання набагато зрозуміліше.

Перший закон Ньютона – це окремий випадок другого закону, коли сума сил дорівнює нулю, – адже в цьому випадку прискорення тіла також дорівнює нулю.

Одиниці виміру сили

У системі СІ:

  • ΣF = кг·м/с2 = ньютон (Н)

У системі СГС:

  • ΣF = г·см/с2 = діна

1Н = 100 000 дін

Результуюча сила

Для отримання результуючої сили-вектора необхідно скласти всі сили-вектори, які діють тіло.

Усі знають байку Івана Крилова про Лебідя, Рака та Щуку, в якій представники тваринного світу спробували зрушити з місця віз, який “і нині там”. Нагадаємо, що лебідь тягнув воза “у хмари”, рак – “відступав назад”, а щука – “тягнула у воду”.

Якщо справа була саме так, то віз навряд чи буде стояти на місці.

Припустимо, що на віз масою 100 кг діють сили, вказані на малюнку:

Результуюча сила

= 150 Н; = 125 Н; = 65 Н; α = 210°

Спробуймо визначити місце розташування воза через 10 секунд. Для цього треба:

  1. Знайти результуючу силу з допомогою операції складання векторів.
  2. Визначити вектор прискорення за такою формулою: a = ΣF/m
  3. Обчислити пройдену відстань за 10 секунд за формулою S = V0(t1-t0) + 1/2a(t1-t0)2

Розпочнемо розрахунки.

I. Шукаємо результуючу силу

Знаходимо складові векторів. Для перших двох сил це просто (бо вони спрямовані по осях X і Y):

Для щуки трохи складніше:

Для сили, яку прикладає щука, вийшло від’ємне  значення. Це підтверджує вектор на діаграмі – він спрямований вліво (від’ємні  значення X) і вниз (від’ємні  значення Y).

Тепер складаємо вектор:

Ми знайшли не лише величину результуючої сили, а й її напрямок!

ІІ. Визначаємо прискорення

ІІІ. Знаходимо відстань

Але, оскільки спочатку віз стояв на місці:

Таким чином, можна стверджувати, що через 10 секунд після того, як Лебідь, Рак і Щука почнуть тягнути віз (згідно з нашою діаграмою), він переміститься на відстань 34 метри вздовж осі X і на 59 метрів вздовж осі Y.

Обернене  завдання

Яку силу необхідно додати до автомобіля вагою 1 тонна, щоб розігнати його з місця до 100 км/г за 10 секунд? Тертям можна знехтувати.

Рішення задачі:

Спочатку знаходимо величину необхідного прискорення:

Перш ніж підставляти значення, необхідно перевести одиниці виміру до потрібного виду. У системі СІ швидкість вимірюється в м/с

Тепер, з другого закону Ньютона:

Відповідь: 2800 Н

Репетитор з математики онлайн (Zoom)