De tweede wet van newton (of fundamenteel principe van de dynamiek)

In dit artikel leggen we uit wat de tweede wet van Newton, ook wel het fundamentele principe van de dynamiek genoemd, vaststelt. U zult vinden wat de formule is voor de tweede wet van Newton, evenals verschillende voorbeelden. En tot slot kun je oefenen met stapsgewijze opgeloste oefeningen van de tweede wet van Newton.

Wat is de tweede wet van Newton?

De verklaring van de tweede wet van Newton , ook wel het fundamentele principe van de dynamiek genoemd, zegt dat:

Dat wil zeggen: hoe groter de netto kracht die op een lichaam of systeem wordt uitgeoefend, hoe meer versnelling het zal krijgen en dus hoe sneller het zal bewegen.

Dit postulaat is logisch omdat wanneer we een bal heel hard gooien, we er een grote versnelling op overbrengen, en daarom verkrijgt hij een hoge snelheid. Aan de andere kant, als we dezelfde bal gooien maar heel weinig kracht uitoefenen, zal de bal praktisch niet bewegen omdat hij heel weinig versnelling zal hebben.

Het is duidelijk dat de tweede wet van Newton is vernoemd naar de natuurkundige Isaac Newton, omdat hij de eerste was die deze formuleerde.

Merk op dat er in totaal drie wetten van Newton zijn:

• Newton’s eerste wet of traagheidsprincipe.
• De tweede wet van Newton of het fundamentele principe van de dynamiek.
• De derde wet van Newton, oftewel het actie-reactieprincipe.

U kunt nagaan wat elke wet van Newton zegt op onze website, ingenierizando.com.

Formule voor de tweede wet van Newton

De formule voor de tweede wet van Newton stelt dat de kracht die op een lichaam wordt uitgeoefend recht evenredig is met de door dat lichaam verkregen versnelling. Omdat het de massa van het lichaam is, de evenredigheidsconstante die de versnelling relateert aan de uitgeoefende kracht.

De algebraïsche uitdrukking van de tweede wet van Newton is daarom:

Goud:

• 

  is de totale kracht die op het lichaam of systeem inwerkt. De eenheid voor het meten van kracht in het internationale systeem is de newton (N).

• 

  is de massa van het lichaam of systeem, de meeteenheid in het internationale systeem is de kilogram (kg).

• 

  is de door het lichaam of systeem verkregen versnelling, die in het Internationale Systeem wordt gemeten in meter per vierkante seconde (m/s ² ).

Houd er rekening mee dat om aan de vergelijking van de tweede wet van Newton te voldoen, alle getallen in het internationale systeem moeten worden uitgedrukt.

Normaal gesproken wordt de bovenstaande formule gebruikt om de problemen van de tweede wet van Newton in de natuurkunde op te lossen. Maar deze formule kan ook wiskundig worden uitgedrukt als de variatie van het momentum (of het lineaire momentum) in de tijd:

Als u de vorige uitdrukking niet begrijpt, hoeft u zich geen zorgen te maken, want u moet afgeleiden kennen en deze worden meestal onderwezen in geavanceerde wiskundelessen. Het belangrijkste is dat je bij het concept van de tweede wet van Newton (of het fundamentele principe van de dynamiek) blijft en de eerste formule onthoudt.

Voorbeelden van de tweede wet van Newton

Nu we de definitie kennen van de Tweede Wet van Newton, ook bekend als het Fundamentele Principe van de Dynamiek of de Fundamentele Wet van de Dynamiek, laten we eens kijken naar verschillende voorbeelden van deze regel om de betekenis ervan beter te begrijpen.

1. De kracht die moet worden uitgeoefend om een lichaam in rust te bewegen, hangt af van zijn massa: hoe groter zijn massa, hoe meer kracht er moet worden uitgeoefend om een versnelling op het lichaam over te brengen. Er moet bijvoorbeeld een veel grotere kracht worden uitgeoefend om een bank te verplaatsen dan om een boek te verplaatsen (beide met dezelfde versnelling).
2. Een ander voorbeeld van de tweede wet van Newton is dat een voorwerp min of meer zal bewegen, afhankelijk van de kracht die erop wordt uitgeoefend. Als je een bal raakt, zal deze veel sneller versnellen als je hem raakt dan als je hem met je vinger probeert te bewegen.

Opgeloste oefeningen van de tweede wet van Newton

Oefening 1

Als er een kracht van 145 N werd uitgeoefend op een voorwerp van 25 kg, welke versnelling kreeg dit voorwerp dan?

Om dit probleem op te lossen, moeten we de formule uit de tweede wet van Newton gebruiken, namelijk:

We lossen nu de versnelling op met de formule:

Kracht en massa worden uitgedrukt in het Internationale Systeem van Eenheden, dus vervang eenvoudigweg de gegevens in de formule en bereken de versnelling:

Oefening 2

Een lichaam van 11 kg bereikte vanuit rust een snelheid van 9 m/s in 4 seconden. Hoeveel kracht wordt er uitgeoefend?

In dit geval kennen we de lineaire versnelling van het lichaam niet, maar wel de beginsnelheid, de eindsnelheid en de verstreken tijd. We kunnen de versnelling dus als volgt berekenen:

Op deze manier kunnen we nu de formule uit het fundamentele principe van de dynamiek gebruiken om de grootte van de uitgeoefende kracht te vinden:

Oefening 3

Met behulp van een machine wordt een kracht van 700 N uitgeoefend op een lichaam van 40 kg om het te verplaatsen. Als de waarde van de wrijvingskracht tussen het lichaam en de grond constant 450 N is, wat zal dan de versnelling zijn wanneer de kracht op het lichaam wordt uitgeoefend?

De wrijvingskracht gaat tegen de beweging van het lichaam in, dus we moeten eerst de netto kracht berekenen die op het lichaam wordt uitgeoefend:

Ten tweede gebruiken we de wiskundige formule van de tweede wet van Newton:

We lossen voor de versnelling op:

En we vervangen de waarden van de kracht en de massa in de formule om de versnelling van het lichaam te vinden: