Второй закон Ньютона – Insch.Ru
Мы объясним, что такое второй закон Ньютона, какова его формула и в каких экспериментах или примерах из повседневной жизни его можно наблюдать
Второй закон Ньютона связывает силу, массу и ускорение
Что такое второй закон Ньютона?
Второй закон Ньютона или фундаментальный принцип динамики – это второй из теоретических постулатов, сформулированных британским ученым сэром Исааком Ньютоном (1642-1727) на основе предыдущих исследований Галилео Галилея и Рене Декарта
Как его Закон инерции , опубликованный в 1684 году в работе ‘Математические принципы натуральной философии’, одном из фундаментальных трудов современного изучения физики. Этот закон выражает, выражаясь латинскими словами ученого:
Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressæ, & fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur
Что означает:
Изменение движения прямо пропорционально приложенной движущей силе и происходит в соответствии с прямой линией, вдоль которой приложена эта сила
Это означает, что ускорение , которое испытывает данное тело, пропорционально силе , действующей на него, которая может быть постоянной или нет.
Суть того, что предлагается в этом втором законе, связана с пониманием того, что сила является причиной изменения движения и скорости
Формула второго закона Ньютона
По формуле второго закона Ньютона можно вычислить силу, массу или ускорение.
Фундаментальная формула этого ньютоновского принципа такова:
F = m.a
F – сила
m – масса тела
a – ускорение
Следовательно, ускорение объекта можно рассчитать, применив формулу a = ƩF/m , за исключением того, что ƩF – это чистая сила, приложенная к телу. Это означает, что если сила, действующая на объект, удваивается, то увеличивается и его ускорение; если же масса объекта удваивается, то его ускорение становится вдвое меньше
Эксперименты по второму закону Ньютона
Простой эксперимент, проверяющий второй закон Ньютона, включает в себя всего лишь биту и несколько шаров. Последний должен неподвижно лежать на пьедестале, и по нему с такой же силой будет нанесен удар битой
Шарики должны быть отсортированы по примерному весу, чтобы отметить как одна и та же приложенная сила приводит к большему или меньшему ускорению в зависимости от массы каждого шарика
В другом возможном эксперименте участвуют те же шарики разной массы, которые на этот раз будут брошены по прямой линии (свободное падение) таким образом, что на них действует только гравитация.
Поскольку последняя является постоянной силой, разница в массе является единственным критерием для того, чтобы некоторые из них достигли большего ускорения, и поэтому они коснутся земли первыми
Примеры второго закона Ньютона
Для перемещения объектов с большей массой требуется большая сила.
Простой пример применения второго закона Ньютона возникает при толкании тяжелого предмета. Если объект неподвижен, то есть имеет нулевое ускорение, мы можем привести его в движение, приложив к нему силу, которая преодолевает инерцию и придает ему заданное ускорение
Если объект очень тяжелый или массивный, т.е. имеет большую массу, мы должны приложить большую силу, чтобы увеличить его движение
Другой возможный пример – автомобиль, который разгоняется благодаря силе, создаваемой двигателем. Чем больше сила, вызванная работой двигателя, тем большей скорости достигнет автомобиль, т.е. тем больше ускорение. Более массивный автомобиль, например, грузовик, потребует большей силы для достижения того же ускорения, чем более легкий автомобиль
Другие законы Ньютона
Помимо второго закона Ньютона, ученый предложил еще два фундаментальных принципа, а именно:
- Закон инерции.
Который гласит: всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить свое состояние под действием сил, действующих на него. Это означает, что объект, движущийся или находящийся в состоянии покоя, не изменит своего состояния, если к нему не будет приложена какая-либо сила. - Закон действия и реакции. Который гласит: Каждому действию соответствует равная, но противоположная реакция: это означает, что взаимные действия двух тел всегда равны и направлены в противоположные стороны. Это означает, что каждой силе, действующей на объект, противостоит аналогичная сила, действующая на него, в противоположном направлении и равной интенсивности.
Который гласит: всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить свое состояние под действием сил, действующих на него. Это означает, что объект, движущийся или находящийся в состоянии покоя, не изменит своего состояния, если к нему не будет приложена какая-либо сила.Третий закон Ньютона. Формула. Определение. Примеры опытов
- Posted on
- admin
- 05.06.2022
- 0 comments
Третий закон Ньютона — два тела взаимодействуют между собой, с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Или сила действия равна силе противодействия.
Формула 1 — Третий закон Ньютона.
На третьем законе Ньютона основан принцип действия реактивного двигателя. Струя газа, вырывающаяся из сопла, толкает самолет в противоположную сторону.
К примеру, возьмем два тела обладающих массой. Исходя из закона всемирного тяготения, они будут притягиваться друг к другу. Ньютон говорит что: первое тело будет притягиваться ко второму с той же силой что и второе к первому. Мы можем предположить, что одна из сил больше другой. Скажем тело номер 1, притягивается сильнее, чем тело номер 2. В таком случае, если взять сумму сил в этой замкнутой системе, она не будет равна нулю.
Таким образом, вся система из двух тел будет обладать силой, толкающей ее в сторону. В свободном пространстве такая система двигалась бы в направлении от тела номер 1 к телу номер 2, с ускорением. А такое невозможно, так как противоречит первому закону Ньютона. Согласно которому система, находящаяся в равновесии будет в нем оставаться пока к ней не будет приложена внешняя сила.
Для простоты можно представить себе стол, на поверхности которого лежит кирпич. Тело номер 1 это земля. Тело номер 2 это кирпич. Кирпич давит на стол. Стол в свою очередь сопротивляется давлению с помощью силы реакции опоры. При этом сила тяжести равна силе реакции опоры. Если бы силы небыли равны то кирпич либо улетел в космос, либо двигался бы с ней в космическом пространстве с ускорением.
Рисунок 1 — Сила реакции опоры.
При взаимодействии двух тел сила действия одного всегда приложена ко второму телу. То есть кирпич давит на землю. А земля притягивает кирпич с такой же силой. Если бы обе силы были приложены к одному телу, то они уравновесили бы друг друга, и никакого взаимодействия не существовало бы. Также эта сила направлена по прямой соединяющей взаимодействующие тела. Иначе в нашем примере с кирпичом он бы лежа на ровной, перпендикулярной поверхности скатывался бы в сторону.
Один из популярных примеров для иллюстрации третьего закон Ньютона это: две тележки расположенные друг напротив друга.
Рисунок 2 — Магнит и металлический брусок на тележках.
Законы движения Ньютона (1,2,3) Определение, формулы и примеры
Законы движения Ньютона: Существуют три утверждения, описывающие взаимосвязь между фактической силой, действующей на тело, и действительным движением этого тела, которые называются законами Ньютона. Три закона движения. Эта взаимосвязь была открыта Исааком Ньютоном и опубликована в 1687 году. Эти три закона Ньютона помогли нам понять, как хорошо ведут себя объекты, когда они стоят на месте или в состоянии покоя, а также когда мы действуем на них силами. Все три закона Ньютона являются фундаментальными по своей природе в том смысле, что первый закон дает понятия силы и инерции; второй закон определяет силу, а третий закон как действие и противодействие двух разных характеристик взаимодействия двух разных тел
Законы движения Ньютона
В законах движения Ньютона есть общие древовидные законы, основанные на классических механизмах, описывающих или объясняющих взаимосвязь между движением этого объекта и силой, действующей на этот объект.
Эти три закона были впервые сформулированы Исааком Ньютоном в его «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica», что означает «Математические принципы натуральной философии». Впервые он был опубликован в 1687 году. В реальной жизни Ньютон использовал эти принципы для объяснения и исследования движения множества физических объектов и множество систем, положивших основу механизма Ньютона.
| Закон Ньютона | Что он утверждает |
| Первый закон Ньютона | оставаться в состоянии покоя или продолжать двигаться по прямой линии с постоянной скоростью, если на него не действует какая-либо другая внешняя сила. |
| Второй закон движения Ньютона | Скорость изменения импульса тела прямо пропорциональна приложенной силе и происходит в направлении действия силы. F = ma |
| Третий закон движения Ньютона | Каждому действию всегда есть равное и противоположное противодействие. Силы действия и противодействия действуют на разные тела, а не на одно и то же тело. Рассмотрим пару тел A и B. Согласно третьему закону, FAB = – FBA (сила, действующая на A посредством B) = – (сила, действующая на B посредством A) |
Законы движения Ньютона- Определения
Движение
Движение тела или любого объекта является его движением, и оно идентифицируется изменением его ориентации или расположением или движением того и другого вместе.
Импульс: Количество движения
Импульс или количество движения тела полностью зависит от скорости и массы этого тела.
Произведение массы тела или объекта на скорость этого тела или объекта определяется как линейный импульс.
Линейный импульс = масса * скорость
P = mv
Единица импульса в системе СИ – кг.м/с
Сила
Действие одного тела на другое в виде притяжения или толчка называется силой.
Взаимное взаимодействие двух тел, производящее силу на одно тело, производит также силу на другое тело. Сила, приложенная телом к другому, называется реакцией, а сила, действующая на исследуемое тело, называется действием.
Первый закон движения Ньютона
Первый закон Ньютона гласит, что если все продолжают находиться в состоянии покоя, или равномерного движения, или движутся по прямой линии, то они останутся в состоянии покоя или будут продолжать двигаться по прямой линии с постоянной скоростью, если только не будет принуждено каким-либо другим внешним фактором. сила на нем.
В нем также говорится, что любой объект не может запускаться, останавливаться и изменять свое направление сам по себе, для этого требуется некоторое количество внешней силы. Первый закон движения Ньютона также называют законом инерции. Если состояние покоя или равномерное линейное движение оба предполагают нулевое ускорение. Следовательно, первый закон движения можно просто выразить так: если результирующая внешняя сила, действующая на тело, равна нулю, то и его ускорение равно нулю.
Ускорение может быть ненулевым, только если на тело действует результирующая внешняя сила.
Первый закон движения Ньютона – примеры
1) Мяч, катящийся по земле
Пояснение: Согласно закону, мяч, катящийся по земле, склонен сохранять свое состояние движения до бесконечности, если не действует внешняя сила будет применяться к нему; следовательно, сила трения, действующая на шар извне, помогает прервать движение этого шара и привести его в исходное положение.
2) Космонавт случайно отделяется от своего маленького космического корабля, разгоняющегося в межзвездном пространстве с постоянной скоростью 100 мс-2. Каково ускорение космонавта в тот момент, когда он находится вне космического корабля? (Предположим, что поблизости нет звезд, способных оказать на него гравитационное воздействие.)
Пояснение: Поскольку поблизости нет звезд, способных оказать на него гравитационное воздействие, а маленький космический корабль оказывает на него незначительное гравитационное притяжение, результирующая сила, действующая на астронавта, когда он выходит из космического корабля, равна нулю.
. По первому закону движения Ньютона ускорение космонавта равно нулю.
Второй закон движения Ньютона
Второй закон движения Ньютона представляет собой количественную иллюстрацию изменений в теле, относящуюся к общей ситуации, когда на тело действует результирующая внешняя сила. Он связывает чистую внешнюю силу с ускорением тела.
Также утверждается, что скорость изменения количества движения тела равна и происходит в направлении чистой приложенной силы. Полный импульс тела равен произведению его массы на скорость. Второй закон движения Ньютона точно описывает, насколько объект ускорится при равной силе.
F = D/DT (P)
F = D/DT (MV)
Если масса тела постоянна, вышеуказанное уравнение коррелирует ускорение тела с чистой силой, действующей на него.
F = D/DT (MA)
F = K MA
В вышеуказанном уравнении
K = постоянная пропорциональность,
K = 1 Когда значения принимаются в блоке SI.
Следовательно, окончательное выражение будет таким:
F = ma
Единицей силы в системе СИ является Ньютон.
Первый закон Ньютона дает понятие силы, а второй закон дает количественное определение силы.
Второй закон Ньютона. Пример
1) Толкание тележки для покупок
Объяснение- Существует разница между толканием пустой тележки, которую легко толкать, и толканием загруженной тележки, которую толкать трудно. Это происходит из-за соотношения между массой объекта (массой тележки), приложенной к нему силой и создаваемым ускорением. Масса обратно пропорциональна ускорению, поэтому загруженная тележка движется медленнее, чем пустая.
Третий закон движения Ньютона
Согласно механизму Ньютона сила никогда не возникает в природе поодиночке. Сила означает взаимодействие двух различных тел. Силы всегда возникают в наборе пар. Силы между двумя телами всегда одинаковы или противоположны друг другу.
Третий закон Ньютона гласит, что «Каждому действию всегда есть равное и противоположное противодействие». Он гласит, что когда два тела взаимодействуют друг с другом, они должны прикладывать друг к другу силы, равные по величине и противоположные друг другу.
в направлении. Этот третий закон очень важен при изучении задач статического равновесия, когда все силы уравновешены, но он также применяется к телам, движущимся равномерно или ускоренно. Например,
FA =- FB
Третий закон движения Ньютона- Примеры
1) Прогулка
Объяснение- , когда мы ходим. вперед. Если бы не было трения, то мы не могли бы ходить, поэтому здесь необходимо трение, когда мы ходим по любой поверхности.
2) Опираясь на дерево
Объяснение- Всякий раз, когда мы упираемся в дерево, мы получаем реактивную силу от дерева, которая поддерживает нас. В этом примере активная и реактивная силы уравновешены по своей природе, потому что обе силы применяются для уравновешивания человека.
3) Сидя на земле
Объяснение – Всякий раз, когда мы сидим на земле, мы ничего не чувствуем, но на самом деле есть сила реакции от земли, которая противодействует весу нашего тела.
Здесь вес нашего тела — это действие, а сила земли, поддерживающая нас, — это реакция.
Законы движения Ньютона. Вопросы
1) Какова масса объекта, который требует силы 80 Н для ускорения со скоростью 2,4 м/с2?
Объяснение- мы знаем, что Сила(F) = Масса(м) * Ускорение(а)
Данные данные, F= 80 Н, a= 2,4 м/с2, m= ?
F = M * A
80 = M * 2,4
M = 80/2,4
M = 33,34 кг.
2) Игрок с битой отбивает мяч прямо в направлении игрока, не меняя его начальной скорости 15 м с–1. Если масса мяча 0,20 кг, определите импульс, сообщенный мячу. (Предположим, что мяч движется прямолинейно)
Объяснение- Изменение импульса
= 0,20 × 15–(–0,20×15)
= 3 + 3
= 6 н. боулер.
Это пример, когда общую силу удара по мячу игроком с битой и время контакта биты с мячом трудно узнать, но импульс можно быстро рассчитать.
3) Рассчитайте результирующую силу, необходимую для придания автомобилю массой 1500 кг ускорения 3,5 м/с2
Объяснение- Мы знаем формулу для расчета силы
F = MA
F = 1500 * 3,5
F = 5250 N
Законы Ньютона.
любое транспортное средство резко трогается с места, людей, сидящих внутри автомобиля или транспортного средства, отбрасывает назад. Это пример чего из перечисленного? - Третий закон движения Ньютона.
- Первый закон движения Ньютона.
- Второй закон движения Ньютона.
- Ничего из вышеперечисленного.
Ответ. вариант Б- Первый закон движения Ньютона.
Объяснение: Согласно первому закону движения Ньютона, «Если каждый человек продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного движения или движется прямолинейно, он останется в состоянии покоя или продолжит двигаться прямолинейно». линии с постоянной скоростью, если на нее не действует какая-либо другая внешняя сила».
Когда автомобиль или транспортное средство внезапно начинает двигаться, люди, находящиеся внутри транспортного средства, падают назад в соответствии с первым законом Ньютона, поскольку тело находилось в состоянии покоя, а когда транспортное средство внезапно начинает двигаться, нижняя часть тела имеет тенденцию двигаться , но верхняя часть тела все еще остается в состоянии покоя, из-за этого она чувствует притяжение и падение назад.
Так что вариант Б правильный.
Q2) Что из следующего имеет максимальную инерцию?
- Мяч для крикета
- Атом
- Железный мяч
- Монета в десять рупий
Ответ: Вариант C- Железный мяч.
Объяснение: Это основано на концепции закона инерции, чем больше или тяжелее объект, тем труднее или труднее его сдвинуть, и для его перемещения требуется большее количество силы, поэтому инерция выше. Таким образом, более высокая масса имеет более высокую инерцию, поэтому все варианты железного шара имеют более высокую массу, что означает, что он имеет более высокую инерцию по сравнению с другими.
Q3) Если сила, приложенная к объекту, в четыре раза больше, а масса в два раза меньше. Каков будет коэффициент его ускорения?
- 1: 8
- 1: 3
- 1: 5
- 1: 2
. Пусть начальная сила, приложенная к объекту = F
Конечная сила = 4F
Начальная масса объекта = M
Конечная масса = M/2
Начальное ускорение;
a1 = F/M…………………1
Конечное ускорение,
a2 = 4F/(M/2) ………….
. 2
Из 1 и 2
(a1 / a2 ) = (F / m) / (4f / (m / 2))
= f*m / m*4f*2
= 1 /8
= 1: 8
2 -й закон Ньютона.
Чтобы по-настоящему оценить законы Ньютона, иногда полезно увидеть, как они строятся друг на друге.
- Первый закон описывает, что произойдет, если не будет силы .
- Второй закон описывает, что произойдет, если
«Когда на объект действует внешняя неуравновешенная сила,
объект будет ускоряться в том же направлении, что и сила. Ускорение изменяется прямо пропорционально силе,
и обратно как масса».
«При внешней неуравновешенной силе…»
Мы все еще говорим об этих внешних силах, но теперь мы добавили понятие «несбалансированные».
- Неуравновешенность просто означает, что никто (или что-либо) не сопротивляется силе достаточно сильно, чтобы нейтрализовать ее.
«…ускоряется в том же направлении, что и сила…»
- Возможно, объект движется вправо, а сила толкает влево.
- Это означает, что объект замедлится.
- Его ускорение направлено в сторону действия силы (влево), но он по-прежнему движется вправо.
«Ускорение изменяется прямо пропорционально силе…»
Это просто означает, что если сила увеличивается, ускорение увеличивается. Если сила уменьшается, ускорение уменьшается.
- В этом есть смысл… нажми на что-нибудь посильнее, и оно ускорится сильнее! Они напрямую зависят друг от друга.
«…и обратно пропорционально массе».
- Это тоже имеет смысл… если что-то имеет меньшую массу, его легче заставить двигаться быстрее! Они обратно пропорциональны друг другу.
Математически это будет записано как…
- Символ маленькой плавающей рыбки ( α ) представляет собой греческую букву «альфа» и в математике означает «изменяется как».
- Это означает, что , а не , они равны друг другу, но показывает, что они каким-то образом связаны друг с другом.
Если объединить эти два соотношения, получится одна из самых основных и важных формул, когда-либо открытых в физике.
F = ma
F = сила (Ньютоны)
m = масса (кг)
a = ускорение (м/с 2 )
Единица силы называется Ньютон (003 равна 90 кг м/с 2 ).
- Назван в честь выдающейся работы Ньютона в области физики.
- По определению масса в один килограмм будет ускорена со скоростью 1 м/с 2 , если к ней приложена сила в 1 Ньютон.
Пример 1: Определить
