Άρθρα

Ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα


Η προκύπτουσα δύναμη παράγει επιτάχυνση

Εάν ένα σώμα είναι σε κατάσταση ηρεμίας (σε σχέση με ένα συγκεκριμένο πλαίσιο), η ταχύτητά του είναι μηδέν. Εάν τεθεί σε κίνηση, η ταχύτητά του δεν θα είναι πλέον μηδενική και συνεπώς το αντικείμενο έχει επιταχυνθεί. Ομοίως, εάν ένα σώμα με ευθεία και ομοιόμορφη κίνηση (και επομένως με μηδενική επιτάχυνση, αφού η ταχύτητα είναι σταθερή) αναγκάζεται να σταματήσει, μπορούμε επίσης να δηλώσουμε ότι έχει επιταχυνθεί (ευρέως σε αυτή την περίπτωση "Αργή επιβράδυνση").

Ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα, και στις δύο περιπτώσεις - από την ανάπαυση στην ευθύγραμμη και ομοιόμορφη κίνηση ή αλλιώς - μια προκύπτουσα δύναμη ενεργεί στο σώμα.

Από αυτό συμπεραίνουμε ότι η ενεργοποίηση μιας προκύπτουσας δύναμης πάνω σε ένα σώμα παράγει σε αυτό μια επιτάχυνση.

Αυτό είναι το θέμα του Δεύτερου Νόμου του Νεύτωνα, το οποίο θα δούμε παρακάτω.

Η κατανόηση, μέσω πειραμάτων, της σχέσης μεταξύ δύναμης και επιτάχυνσης δεν είναι πολύ εύκολη υπόθεση, λόγω των επιπλοκών που αντιπροσωπεύει η τριβή και η αντίσταση του αέρα.

Φανταστείτε ένα μπλοκ ζύμης 1 κιλού που στηρίζεται σε μια τέλεια λεία επιφάνεια. Υποκείμενος στη δράση μιας προκύπτουσας οριζόντιας δύναμης έντασης F, αυτό το μπλοκ αποκτά επιτάχυνση 1 m / s2, όπως απεικονίζεται στο Α. Εάν η ίδια προκύπτουσα δύναμη δρα επί του μπλοκ μάζας 0,5 kg, η επιτάχυνση που αποκτάται θα είναι 2 m / s2, σύμφωνα με το Β.

Εάν μια προκύπτουσα οριζόντια δύναμη διπλάσια από την ένταση 2F ενεργεί σε ένα μπλοκ μάζας 1kg, αποκτά επιτάχυνση 2m / s.2 (βλέπε C), και αν ενεργεί σε ένα μπλοκ μάζας 0,5 kg, αποκτά επιτάχυνση 4 m / s2 (βλ. D).

Γνωρίζετε τη μαθηματική κανονικότητα;

Κοιτάζοντας το παραπάνω παράδειγμα

Συγκρίνοντας Α και ΓΑντιλαμβανόμαστε ότι όταν η προκύπτουσα δύναμη που ασκείται σε ένα συγκεκριμένο σώμα διπλασιάζεται, η προκύπτουσα επιτάχυνση επίσης διπλασιάζεται. Το ίδιο συμπέρασμα μπορεί να συναχθεί με τη σύγκριση Β και Δ. Πολλά τέτοια πειράματα επιτρέπουν την ακόλουθη γενίκευση.

Με λέξεις: Η επιτάχυνση ενός σώματος είναι άμεσα ανάλογη με την προκύπτουσα δύναμη που ενεργεί πάνω του.

Συγκρίνοντας Β και C, Διαπιστώνουμε ότι αν η μάζα ενός σώματος είναι διπλάσια από την μάζα ενός άλλου, η προκύπτουσα δύναμη πρέπει να διπλασιαστεί για να επιταχυνθεί εξίσου. Αρκετά πειράματα όπως αυτό οδηγούν στο ακόλουθο συμπέρασμα.

Με λέξεις: Η προκύπτουσα δύναμη που παράγει κάποια επιτάχυνση σε ένα σώμα είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα του.

Τέλος, συγκρίνοντας Α και ΒΒρίσκουμε ότι εάν δύο σώματα υποβάλλονται στην ίδια προκύπτουσα δύναμη και αν κάποιος έχει τη μισή μάζα του άλλου, τότε θα αποκτήσει διπλάσια επιτάχυνση. Το ίδιο συμπέρασμα μπορεί να συναχθεί με τη σύγκριση Γ και Δ. Αυτό μπορεί να γενικευθεί ως εξής.

Με λέξεις: Κάτω από τη δράση μιας προκύπτουσας δύναμης, η επιτάχυνση ενός σώματος είναι αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του.

Τώρα εξετάστε την εξίσωση και την συμβολολογία της:

Fr - προκύπτον συντελεστή δύναμης που επενεργεί σε ένα σώμα

m - μάζα σώματος

α - επιτάχυνση του σώματος

Μπορούμε να δηλώσουμε μαθηματικά τα παραπάνω συμπεράσματα.

Στην εξίσωση: