▷ Второй закон Ньютона: утверждение, формула, примеры,...

В этой статье мы объясняем, что устанавливает второй закон Ньютона, также называемый фундаментальным принципом динамики. Вы найдете формулу второго закона Ньютона, а также несколько примеров. И, наконец, вы сможете попрактиковаться, шаг за шагом решая упражнения второго закона Ньютона.

В чем заключается второй закон Ньютона?

Утверждение второго закона Ньютона , также называемого фундаментальным принципом динамики, гласит, что:

Ускорение тела прямо пропорционально силе, приложенной к этому телу. Кроме того, изменение скорости тела будет происходить на линии действия приложенной силы.

То есть, чем больше результирующая сила, приложенная к телу или системе, тем большее ускорение оно приобретет и, следовательно, тем быстрее будет двигаться.

Этот постулат логичен, поскольку, когда мы очень сильно бросаем мяч, мы передаем ему большое ускорение, и именно поэтому он приобретает большую скорость. С другой стороны, если мы бросим тот же мяч, но приложим очень небольшую силу, мяч практически не будет двигаться, поскольку его ускорение будет очень небольшим.

Очевидно, второй закон Ньютона назван в честь физика Исаака Ньютона, поскольку он был первым, кто его сформулировал.

Обратите внимание, что всего существует три закона Ньютона:

Первый закон Ньютона или принцип инерции.
Второй закон Ньютона или фундаментальный принцип динамики.
Третий закон Ньютона или принцип действия-противодействия.

Вы можете проверить, что говорит каждый закон Ньютона, на нашем сайте ingenierizando.com.

Формула второго закона Ньютона

Формула второго закона Ньютона гласит, что сила, приложенная к телу, прямо пропорциональна ускорению, приобретенному этим телом. Это масса тела, константа пропорциональности, связывающая ускорение с приложенной силой.

Таким образом, алгебраическое выражение второго закона Ньютона таково:

Второй закон Ньютона или фундаментальный принцип динамики

Золото:

$F$

Полная сила, действующая на тело или систему. Единицей измерения силы в Международной системе является ньютон (Н).
$m$

— масса тела или системы, ее единица измерения в международной системе — килограмм (кг).
$a$

— ускорение, приобретаемое телом или системой, которое в Международной системе измеряется в метрах на секунду в квадрате (м/с ² ).

Имейте в виду, что для выполнения уравнения второго закона Ньютона все числа в международной системе должны быть выражены.

$1 \ N = 1 \ kg\cdot 1 \ \ cfrac{m}{s^2}$

Обычно для решения задач второго закона Ньютона в физике используется приведенная выше формула. Но эту формулу можно также выразить математически как изменение импульса (или линейного момента) с течением времени:

$F=\cfrac{dp}{dt}$

Если вы не понимаете предыдущее выражение, не волнуйтесь, поскольку вам нужно знать производные, а их обычно преподают на уроках математики продвинутого уровня. Важно то, что вы придерживаетесь концепции второго закона Ньютона (или фундаментального принципа динамики) и помните первую формулу.

Примеры второго закона Ньютона

Теперь, когда мы знаем определение Второго закона Ньютона, также известного как «Основной принцип динамики» или «Основной закон динамики», давайте рассмотрим несколько примеров этого правила, чтобы лучше понять его смысл.

Сила, которую необходимо приложить для перемещения покоящегося тела, зависит от его массы: чем больше его масса, тем большую силу необходимо приложить для передачи телу ускорения. Например, для перемещения дивана необходимо приложить гораздо большую силу, чем для перемещения книги (оба с одинаковым ускорением).
Другим примером второго закона Ньютона является то, что объект будет двигаться более или менее в зависимости от приложенной к нему силы. Когда вы ударяете по мячу, он получит гораздо большее ускорение, если вы ударите по нему, чем если вы попытаетесь переместить его пальцем.

Решенные упражнения второго закона Ньютона.

Упражнение 1

Какое ускорение приобрело это тело, если к телу массой 25 кг приложить силу 145 Н?

Посмотреть решение

Чтобы решить эту проблему, нам нужно использовать формулу второго закона Ньютона, а именно:

$F=m\cdot a$

Теперь решаем ускорение по формуле:

$a=\cfrac{F}{m}$

Сила и масса выражаются в Международной системе единиц, поэтому просто подставьте данные в формулу и посчитайте ускорение:

$a=\cfrac{145}{25}=5.8 \ \cfrac{m}{s^2}$

Упражнение 2

Тело массой 11 кг, стартовав из состояния покоя, приобрело скорость 9 м/с за 4 секунды. Какая сила приложена?

Посмотреть решение

В этом случае мы не знаем линейное ускорение тела, но знаем его начальную скорость, конечную скорость и прошедшее время. Поэтому мы можем вычислить ускорение следующим образом:

$a=\cfrac{v-v_0}{t-t_0}=\cfrac{9-0}{4-0}=2.25 \ \cfrac{m}{s^2}$

Таким образом, теперь мы можем использовать формулу фундаментального принципа динамики, чтобы найти величину приложенной силы:

$F=m\cdot a=11\cdot 2,25=24,75 \ N$

Упражнение 3

С помощью машины к телу массой 40 кг прикладывают силу 700 Н, чтобы переместить его. Если величина силы трения между телом и землей постоянна и равна 450 Н, каково будет ускорение, когда сила будет приложена к телу?

Посмотреть решение

Сила трения направлена против движения тела, поэтому сначала необходимо вычислить результирующую силу, действующую на тело:

$F_{net}=700-450=250 \N$

Во-вторых, мы используем математическую формулу второго закона Ньютона:

$F=m\cdot a$

Решаем для ускорения:

$a=\cfrac{m}{F}$

И подставляем значения силы и массы в формулу для нахождения ускорения тела:

$a=\cfrac{250}{40}=6,25 \ \cfrac{m}{s^2}$

Второй закон ньютона (или фундаментальный принцип динамики)

В чем заключается второй закон Ньютона?

Формула второго закона Ньютона

Примеры второго закона Ньютона

Решенные упражнения второго закона Ньютона.

Упражнение 1

Упражнение 2

Упражнение 3

Оставить комментарий Отменить ответ