ГлавнаяФизикаВторой закон Ньютона

Физика - это просто!

МЕХАНИКА
· Измерения. Системы измерений
· Перемещение
· Скорость
· Ускорение
· Нестандартные связи
· Векторы
· S, V, a - векторные величины
· Первый закон Ньютона
· Второй закон Ньютона
· Третий закон Ньютона
· Гравитация
· Трение
· Свободное падение
· Вращательное движение
· Закон всемирного тяготения
· Работа
· Энергия
· Импульс
· Закон сохранения импульса
· Измерение скорости с помощью ЗСИ
· Параметры вращательного движения
· Вращательное движение и векторы
· Момент силы
· Условие равновесного состояния
· Вращательное движение и 2 закон Ньютона
· Момент инерции протяженного объекта
· Энергия и работа при вращательном движении
· Момент импульса
· Закон Гука
· Простое гармоническое движение
· Энергия гармонического движения
· Маятниковое движение
ТЕРМОДИНАМИКА
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Онлайн тесты по ЕГЭ

Второй закон Ньютона


  1. Единицы измерения силы
  2. Результирующая сила

ΣF = m·a - Результирующая (суммарная) сила равна произведению массы на ускорение.

С точки зрения физики правильнее выражать второй закон Ньютона следует так:

a = ΣF/m - ускорение объекта прямо пропорционально результирующей силе, и обратно пропорционально массе объекта.

Такая формулировка гораздо более понятна.

Первый закон Ньютона - это частный случай второго закона, когда сумма сил равна нулю, - ведь в этом случае ускорение тела также равно нулю.


1. Единицы измерения силы

В системе СИ:
ΣF = кг·м/с2 = ньютон (Н)

В системе СГС:
ΣF = г·см/с2 = дина

1Н = 100 000 дин


2. Результирующая сила

Для получения результирующей силы-вектора необходимо сложить все силы-векторы, действующие на тело.

Все знают басню Ивана Крылова о Лебеде, Раке и Щуке:

Однажды Лебедь, Рак и Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись:
Из кожи лезут вон, а возу все нет ходу!
Поклажа бы для них показалась и легка:
Да Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, -
Да только воз и ныне там…

На самом деле воз вряд ли будет покоиться на месте.

Предположим, что на воз, массой 100 кг действуют силы, указанные на рисунке:

Результирующая сила

Fлеб = 150 Н; Fрак = 125 Н; Fщука = 65 Н; α = 210°

Давайте попытаемся определить местоположение воза через 10 секунд. Для этого надо:

  1. Найти результирующую силу при помощи операции сложения векторов.
  2. Определить вектор ускорения по формуле: a = ΣF/m
  3. Вычислить пройденное расстояние за 10 секунд по формуле S = V0(t1-t0) + 1/2a(t1-t0)2

Начнем расчеты.

I. Ищем результирующую силу

Находим составляющие векторов. Для первых двух сил это просто (т.к. они направлены по осям X и Y):

Fлеб = (0;150Н); Fрак = (125Н;0)

Для щуки немного сложнее:

Fщука = (Fщx;Fщy) = (Fщ·cosα;Fщ·sinα) = (65·cos210°;65·sin210°) = (65·(-0,87);65·(-0,5)) = (-57Н;-33Н)

Для силы, которую прикладывает щука, получились отрицательные значения. Это подтверждает и вектор на диаграмме - он направлен влево (отрицательные значения X) и вниз (отрицательные значения Y).

Теперь складываем вектора:

Fл = (   0;150Н)
Fр = (125Н;   0)
Fщ = (-57Н;-32Н)
---------------
F =  ( 68Н;118Н)

Мы нашли не только величину результирующей силы, но и ее направление!

II. Определяем ускорение

a = ΣF/m = (68Н;116Н)/100кг = (0,68м/с2;1,18м/с2)

III. Находим расстояние

S = V0(t1-t0) + 1/2a(t1-t0)2

Но, поскольку изначально воз стоял на месте:

S = 1/2a(t1)2 = 1/2(0,68м/с2;1,18м/с2)·(10)2 = (34м;59м)

Таким образом, можно утверждать, что через 10 секунд после того, как Лебедь, Рак и Щука начнут тянуть воз (согласно нашей диаграмме), он переместится на расстояние 34 метра вдоль оси X и на 59 метров вдоль оси Y.

Попробуйте самостоятельно решить обратную задачу:

Какую силу необходимо приложить к автомобилю весом 1 тонна, чтобы разогнать его с места до 100 км/ч за 10 секунд? Трением можно пренебречь.

Решение смотрите на странице ответов.



В начало страницы