Как звучит второй закон ньютона: Что такое третий закон Ньютона? (статья)

Законы Ньютона. Второй закон Ньютона. Законы Ньютона

Изучение явлений природы на основании эксперимента возможно только при условии соблюдения всех этапов: наблюдение, гипотеза, эксперимент, теория. Наблюдение позволит выявить и сопоставить факты, гипотеза дает возможность дать им подробное научное пояснение, требующее экспериментального подтверждения. Проведение наблюдения за движением тел привело к интересному выводу: изменение скорости тела возможно только под действием другого тела.

К примеру, если быстро бежать по лестнице, то на повороте просто необходимо ухватиться за перила (изменение направления движения), либо приостановиться (изменением величины скорости), чтобы не столкнуться с противоположной стеной.

Наблюдения за аналогичными явлениями привело к созданию раздела физики, изучающего причины изменения скорости тел или их деформации.

Основы динамики

Ответить на сакраментальный вопрос о том, почему физическое тело движется тем или иным образом или покоится, призвана динамика.

Рассмотрим состояние покоя. Исходя из понятия относительности движения, можно сделать вывод: нет и не может быть абсолютно неподвижных тел. Любой предмет, будучи неподвижным по отношению к одному телу отсчета, движется относительно другого. К примеру, книга, лежащая на столе, неподвижна относительно стола, но если рассмотреть ее положение по отношению к проходящему человеку, то делаем естественный вывод: книга движется.

Поэтому законы движения тел рассматриваются в инерциальных системах отсчета. Что это такое?

Инерциальной называется система отсчета, в которой тело покоится или выполняет равномерное и прямолинейное движение при условии отсутствия воздействия на него иных предметов или объектов.

В приведенном выше примере система отсчета, связанная со столом, может быть названа инерциальной. Человек, движущийся равномерно и прямолинейно, может служить телом отсчета ИСО. Если его движение будет ускоренным, то связать с ним инерциальную СО нельзя.

По сути, такую систему можно соотнести с телами, жестко закрепленными на поверхности Земли. Однако сама планета не может служить телом отсчета для ИСО, так как равномерно вращается вокруг собственной оси. Тела на поверхности имеют центростремительное ускорение.

Что такое инерция?

Явление инерции напрямую связано с ИСО. Вспомните, что происходит, если движущийся автомобиль резко останавливается? Пассажиры подвергаются опасности, поскольку продолжают свое движение. Остановить его может кресло впереди либо ремни безопасности. Поясняют этот процесс инерцией пассажира. Так ли это?

Инерция – явление, предполагающее сохранение постоянной скорости тела при отсутствии воздействия на него других тел. Пассажир находится под действием ремней или кресел. Явление инерции здесь не наблюдается.

Объяснение кроется в свойстве тела, и, согласно ему, мгновенно изменить скорость того или иного предмета невозможно. Это – инертность. К примеру, инертность ртути в термометре позволяет опустить столбик, если мы встряхнем градусник.

Мерой инертности называют массу тела. При взаимодействии скорость быстрее меняется у тел с меньшей массой. Столкновение автомобиля с бетонной стеной для последней протекает практически бесследно. Автомобиль чаще всего претерпевает необратимые изменения: меняется скорость, происходит значительная деформация. Получается, что инертность бетонной стены значительно превышает инертность автомобиля.

Возможно ли в природе встретиться с явлением инерции? Условие, при котором тело находится без взаимосвязи с другими телами – глубокий космос, в котором движется космический корабль с выключенными двигателями. Но даже в этом случае гравитационный момент присутствует.

Основные величины

Изучение динамики на экспериментальном уровне предполагает проведение опыта с измерениями физических величин. Наиболее интересны:

• ускорение как мера быстроты изменения скорости тел; обозначают ее буквой а, измеряют в м/с²;
• масса как мера инертности; обозначена литерой m, измеряется в кг;
• сила как мера взаимного действия тел; обозначается чаще всего буквой F, измеряется в Н (ньютонах).

Взаимосвязь этих величин изложена в трех закономерностях, выведенных величайшим английским физиком. Законы Ньютона призваны объяснить сложности взаимодействия различных тел. А также процессы, ими управляющие. Именно понятия “ускорение”, “сила”, “масса” законы Ньютона связывают математическими соотношениями. Попробуем разобраться, что же это значит.

Действие только одной силы – явление исключительное. К примеру, искусственный спутник, движущийся по орбите вокруг Земли, находится под действием только силы притяжения.

Равнодействующая

Действие нескольких сил можно заменить одной силой.

Геометрическая сумма сил, воздействующих на тело, именуется равнодействующей.

Речь идет именно о геометрической сумме, поскольку сила – векторная величина, которая зависит не только от точки приложения, но и от направления действия.

К примеру, если необходимо передвинуть достаточно массивный шкаф, то можно пригласить друзей. Совместными усилиями достигается желаемый результат. Но можно пригласить только одного, очень сильного человека. Его усилие равно действию всех друзей. Сила, приложенная богатырем, может быть названа равнодействующей.

Законы движения Ньютона формулируются на основании понятия «равнодействующая».

Закон инерции

Начинают изучать законы Ньютона с наиболее часто встречающегося явления. Первый закон обычно называют законом инерции, поскольку он устанавливает причины равномерного прямолинейного движения или состояния покоя тел.

Тело перемещается равномерно и прямолинейно или покоится, если на него не осуществляют действия силы, либо это действие скомпенсировано.

Можно утверждать, что равнодействующая в этом случае равна нулю. В таком состоянии находится, к примеру, движущийся с постоянной скоростью автомобиль на прямолинейном участке дороги. Действие силы притяжения скомпенсировано силой реакции опоры, а сила тяги двигателя по модулю равна силе сопротивления движению.

Люстра на потолке покоится, так как сила тяжести скомпенсирована силой натяжения ее креплений.

Скомпенсированными могут быть только те силы, которые приложены к одному телу.

Второй закон Ньютона

Идем далее. Причины, вызывающие изменение скорости тел, рассматривает второй закон Ньютона. О чем он говорит?

Равнодействующая сил, воздействующих на тело, определяется как произведение массы тела на приобретаемое под действием сил ускорение.

2 закон Ньютона (формула: F=ma), к сожалению, не устанавливает причинно-следственных связей между основными понятиями кинематики и динамики. Он не может с точностью указать, что является причиной появления ускорения тел.

Сформулируем иначе: ускорение, получаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей сил и обратно пропорционально массе тела.

Так, можно установить, что изменение скорости происходит только в зависимости от силы, приложенной к нему, и массы тела.

2 закон Ньютона, формула которого может быть и такой: a = F/m, в векторном виде считают основополагающим, поскольку он дает возможность установить связь между разделами физики. Здесь, a – вектор ускорения тела, F – равнодействующая сил, m – масса тела.

Ускоренное движение автомобиля возможно, если сила тяги двигателей превышает силу сопротивления движению. С увеличением силы тяги возрастает и ускорение. Грузовые автомобили снабжаются двигателями большой мощности, ведь их масса значительно превышает массу легкового авто.

Болиды, созданные для скоростных гонок, облегчаются таким образом, что на них закрепляется минимум необходимых деталей, а мощность двигателей увеличивается до возможных пределов. Одной из важнейших характеристик спортивных авто является время разгона до 100 км/ч. Чем меньшее этот интервал времени, тем лучше скоростные свойства болида.

Закон взаимодействия

Законы Ньютона, основанные на силах природы, утверждают, что любое взаимодействие сопровождается появлением пары сил. Если шар висит на нити, то испытывает ее действие. При этом нить также растягивается под действием шара.

Завершает законы Ньютона формулировка третьей закономерности. Вкратце это звучит так: действие равно противодействию. Что это значит?

Силы, с которыми тела воздействуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены вдоль линии, соединяющей центры тел. Интересно, что скомпенсированными их назвать нельзя, ведь действуют они на разные тела.

Применение законов

Знаменитая задача «Конь и телега» может поставить в тупик. Конь, запряженный в упомянутую повозку, сдвигает ее с места. В соответствии с третьим законом Ньютона, эти два объекта действуют друг на друга с равными по модулю силами, но на практике лошадь может сдвинуть телегу, что не укладывается в основы закономерности.

Решение найдется, если учесть, что эта система тел не замкнута. Дорога оказывает свое действие на оба тела. Сила трения покоя, действующая на копыта коня, превышает по значению силу трения качения колес телеги. Ведь момент движения начинается с попытки сдвинуть повозку. Если положение изменится, то конь ни при каких условиях не сдвинет её с места. Его копыта будут проскальзывать по дороге, и движения не будет.

В детстве, катая друг друга на санках, каждый мог столкнуться с таким примером. Если на санки сядут два-три ребенка, то усилий одного явно недостаточно, чтобы сдвинуть их с места.

Падение тел на поверхность земли, объясняемое Аристотелем («Каждое тело знает свое место») можно опровергнуть на основании вышеизложенного. Предмет движется к земле под действием такой же силы, что и Земля к нему. Сравнив их параметры (масса Земли намного больше массы тела), в соответствии со вторым законом Ньютона, утверждаем, что ускорение предмета во столько же раз больше ускорения Земли. Мы наблюдаем именно изменение скорости тела, Земля не смещается с орбиты.

Границы применимости

Современная физика законы Ньютона не отрицает, а лишь устанавливает границы их применимости. До начала XX века физики не сомневались в том, что эти законы объясняют все явления природы.

1, 2, 3 закон Ньютона полностью выявляет причины поведения макроскопических тел. Движение объектов с незначительными скоростями полностью описывается этими постулатами.

Попытка пояснить на их основании движение тел со скоростями, близкими к скорости света, обречена на провал. Полное изменение свойств пространства и времени при этих скоростях не позволяет использовать динамику Ньютона. Кроме того, законы меняют свой вид в неинерциальных СО. Для их применения вводится понятие силы инерции.

Пояснить движение астрономических тел, правила их расположения и взаимодействия могут законы Ньютона. Закон всемирного тяготения вводится с этой целью. Увидеть же результат притяжения малых тел невозможно, ведь сила мизерна.

Взаимное притяжение

Известна легенда, согласно которой господина Ньютона, сидевшего в саду и наблюдавшего падение яблок, посетила гениальная идея: объяснить движение предметов вблизи поверхности Земли и движение космических тел на основании взаимного притяжения. Это не так далеко от истины. Наблюдения и точный расчет касались не только падения яблок, но и перемещения Луны. Закономерности этого движения приводят к выводам, что сила притяжения возрастает с увеличением масс взаимодействующих тел и уменьшается с увеличением расстояния между ними.

Опираясь на второй и третий законы Ньютона, закон всемирного тяготения формулируют следующим образом: все тела во вселенной притягиваются друг к другу с силой, направленной вдоль линии, соединяющей центры тел, пропорциональной массам тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел.

Математическая запись: F = GMm/r², где F – сила притяжения, M, m – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между ними. Коэффициент пропорциональности (G = 6.62 х 10^-11 Нм²/кг²) получил название гравитационной постоянной.

Физический смысл: эта постоянная равна силе притяжения между двумя телами массами по 1 кг на расстоянии 1 м. Понятно, что для тел небольших масс сила столь незначительна, что ею можно пренебречь. Для планет, звезд, галактик сила притяжения настолько огромна, что полностью определяет их движение.

Именно закон притяжения Ньютона утверждает, что для запуска ракет необходимо топливо, способное создать такую реактивную тягу, чтобы преодолеть влияние Земли. Скорость, необходимая для этого – первая космическая скорость, равная 8 км/с.

Современная технология изготовления ракет позволяет запускать беспилотные станции как искусственные спутники Солнца к другим планетам, чтобы их исследовать. Скорость, развиваемая таким аппаратом, – вторая космическая скорость, равная 11 км/с.

Алгоритм применения законов

Решение задач динамики подчиняется определенной последовательности действий:

• Провести анализ задачи, выявить данные, вид движения.
• Выполнить рисунок с указанием всех сил, действующих на тело, и направления ускорения (при его наличии). Выбрать систему координат.
• Записать первый или второй законы, в зависимости от наличия ускорения тела, в векторной форме. Учесть все силы (равнодействующая сила, законы Ньютона: первый, если скорость тела не меняется, второй, если есть ускорение).
• Уравнение переписать в проекциях на выбранные оси координат.
• Если полученной системы уравнений недостаточно, то записать иные: определения сил, уравнения кинематики и т. п.
• Решить систему уравнений относительно искомой величины.
• Выполнить проверку размерностей, чтобы определиться с правильностью полученной формулы.
• Вычислить.

Обычно этих действий вполне достаточно для решения любой стандартной задачи.

Какова суть второго закона Ньютона?

Второй закон Ньютона – это закон об изменении “количества движения” Р = m*V или “Импульса”.

Таким образом данным законом описываются три варианта движения тела:

• Если к телу будет приложена постоянная Сила которая по своему скалярному значению будет МЕНЬШЕ силы трения, то тело или не начнет двигаться вообще или если оно двигается, то в скором времени оно остановится.
• Если к телу будет приложена постоянная Сила которая по своему скалярному значению будет РАВНА силе трения, то тело (если оно уже двигается), будет двигаться с постоянной скоростью.
• Если к телу будет приложена постоянная Сила которая по своему скалярному значению будет БОЛЬШЕ силы трения, то тело (если оно уже двигается), будет двигаться с ускорением.

---

Для “особо умных”: Формула Ньютона (которую нам подсовывают как закон): a = F/m, на самом деле не является законом физики. Это формула описывает только ТРЕТИЙ вариант движения тела, т.е. это формула частного случая: когда сила приложенная к телу БОЛЬШЕ силы трения. А сила (F) в данной формуле, это не сила приложенная к телу,(как многие думают), а это РЕЗУЛЬТИРУЮЩАЯ сила (F = Fвн. – Fтр.), где

Fвн. – Внешняя Сила приложенная к телу (или сумма всех внешних сил приложенных к телу)

Fтр. – Сила трения действующая на тело (или сумма всех сил трения действующих на тело)

Поэтому второй закон Ньютона для образованных граждан, должен быть записан вот так:

a = (Fвн.- Fтр.)/m.

И вот теперь видно, что ускорение будет только в том случае, если сумма всех внешних сил ПРИЛОЖЕННЫХ к телу будет больше Суммы всех сил трения действующих на тело во время его движения, а в случае равенства этих сил ускорение тоже будет равно нулю.

Это то что никто не понимает, что В условиях действия сил трения, для того чтобы тело двигалось с постоянной скоростью к нему тоже должна быть приложена постоянная сила равная силе трения.

ИСО. первый закон Ньютона

Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камушек более цветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мною неисследованным.

Исаак Ньютон.

До сих пор говорилось о законах кинематики, которые помогают нам рассчитать, где находиться изучаемое тело, с какой скоростью и по какой траектории оно движется.

Как известно, кинематика отвечает на вопросы «Что? Где? Когда? и Как?». Например, рассмотрим, с точки зрения кинематики, строки из поэмы А.С. Пушкина «Руслан и Людмила» и попытаемся ответить на ее главные вопросы:

У лукоморья дуб зеленый,

Златая цепь на дубе том:

И днем и ночью кот ученый

Всё ходит по цепи кругом…

И так, что или какое тело движется?

— Кот-ученый.

Где тело находится?

— На цепи.

Когда движется?

— И днем и ночью.

Как движется?

— По цепи кругом.

Но кинематика не отвечает еще на один главный вопрос — «Почему?» (почему тело движется именно так, а не иначе).

Для полного описания механического движения тел необходимо изучить взаимодействие тел, являющееся причиной изменения их механического состояния.

Раздел механики, в котором изучается движение тел с учетом их взаимодействия, называют

динамикой.

Основная задача динамики состоит в определении положения тела в произвольный момент времени по известному начальному положению, начальной скорости и силам, действующим на тело.

Вопрос о причинах движения возник в сознании человека более двух десятков столетий назад.

Исследуя природные явления, Аристотель пришел к выводу, что для создания постоянной скорости движения необходимо воздействие других тел. Отсюда следует, что при отсутствии взаимодействия тела должны оставаться неподвижными (т.е. движется движимое). Эта идея помогает понять огромное количество наблюдаемых явлений, но

она не объясняет все движения, которые происходят в природе. Аристотелю казалось, что существует несколько причин, вызывающих то или иное движение, и, следовательно, несколько разных видов движения: движение тел, находящихся под непосредственным воздействием других тел (например, лошадь тянет телегу), движение тел, падающих на земную поверхность и движение небесных тел.

На протяжении двух тысяч лет со времен Аристотеля кажущееся различие между движением тел по земной поверхности и в мировом пространстве являлось тормозом на пути развития механики. Только в XVII веке Галилео Галилей сделал первый шаг для единого объяснения этих двух типов движений. Он сформулировал

закон инерции.

Закон этот Галилей выражал так: «Движение тела, на которое не действуют внешние силы, либо равнодействующая их равна нулю, является равномерным движением по окружности». Так, по мнению Галилея, двигались небесные тела, «предоставленные самим себе». Рассматривая взгляд Галилея на инерцию, убеждаемся в его неправомерности: ошибка в рассуждениях возникла из-за того, что Галилей не знал о законе всемирного тяготения, открытого позже Ньютоном.

На самом же деле движение по инерции может быть только равномерным и прямолинейным

.

Поэтому формулировка закона инерции требовала дополнений. Первым, кто попытался внести ясность в закон инерции, сформулированный Галилеем, был И.Ньютон. В представлении И.Ньютона этот закон звучит следующим образом: всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку воздействие со стороны других тел побуждает его изменить это состояние.

Однако со временем выяснилось, что и закон Ньютона выполняется не во всех системах отсчета. В этом можно убедиться с помощью опыта. Сначала тележка движется прямолинейно и равномерно относительно земли.

На ней находится шарик.

Шарик будет находиться в покое относительно тележки при любой скорости ее движения относительно земли — главное, чтобы эта скорость была постоянна.

Но когда тележка попадает в песочную насыпь, ее скорость быстро уменьшается, в результате чего тележка останавливается. Во время торможения тележки шарик приходит в движение, т.е. изменяет свою скорость относительно тележки, хотя нет никаких сил, которые толкали бы его. Значит, в системе отсчета, связанной с тележкой, тормозящей относительно земли, закон инерции не выполняется.

Таким образом, к формулировке закона инерции, данной Ньютоном, следует добавить, что закон справедлив не для всех систем отсчета.

Поэтому с точки зрения современных представлений закон Ньютона формулируется так:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

Это утверждение в физике называют первым законом Ньютона, в соответствии с которым состояние покоя или равномерного прямолинейного движения тел не требует для своего поддержания каких-либо внешних воздействий. В этом проявляется особое динамическое

свойство физических тел, называемое их инертностью и характеризующее «отзывчивость» тел на воздействие других тел.

Из опыта следует, что груженый автомобиль (более инертный) труднее разогнать или остановить при движении, чем такой же не гружёный автомобиль (менее инертный).

Явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения тел при отсутствии воздействия со стороны других тел называют инерцией.

Теперь, зная эти два понятия — инерция и инертность— вы легко сможете сами ответить на вопрос, почему человек споткнувшись падает лицом вперед, а поскользнувшись — назад.

Первый закон Ньютона называют законом инерции. Он не подлежит экспериментальной проверке (это – постулат), т.к. изолированных тел нет. Но если создать такие условия, что взаимодействие (главным образом трение) по возможности устранить, то движение все больше будет удовлетворять этому закону.

Следует отметить, что всякое движение имеет смысл, если указана система отсчета. Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона называют инерциальными.

Инерциальная система отсчета — это система отсчета, относительно которой тело при компенсации внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно.

Системы же отсчета, которые движутся с ускорением относительно инерциальных называют неинерциальными.

Если найдена одна инерциальная система отсчета, то любая система отсчета, движущаяся относительно этой системы равномерно и прямолинейно, является инерциальной.

В условиях, при которых можно не учитывать вращение Земли и ее движение вокруг Солнца, любая система отсчета с неподвижным относительно Земли телом отсчета является инерциальной.

Если же необходимо учитывать движение Земли, то инерциальной считают систему, связанную с Солнцем.

Основные выводы:

– Первый закон Ньютона гласит, что существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

– Инертность — это свойство тел приобретать определенное ускорение при данном воздействии.

– Инерция — это явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения тела при отсутствии воздействия со стороны других тел.

– Инерциальная система отсчета — это система отсчета, относительно которой тело при компенсации внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно.

Шпаргалка по физике: просто и понятно объясняем законы Ньютона | Домашняя школа «ИнтернетУрок»

Классическая механика — это раздел физики, который изучает движения тел и их взаимодействие. Этот раздел механики ещё называют «механикой Ньютона», и не просто так: именно он стал её основоположником.

Как он это сделал? Наверняка вы знаете байку, согласно которой Ньютон сидел в саду и на него упало яблоко. После его осенило, и он сформулировал закон всемирного тяготения. В этом и есть его высочайшая заслуга — он сформулировал закон физики в понятной форме.

Три закона Ньютона — это основные законы классической механики. С этого раздела начинается изучение физики в школе, и эти законы — одно из первых, с чем знакомятся дети на уроках. В этой статье мы просто и понятно объясним, что эти законы из себя представляют.

Первый закон Ньютона

Иначе его называют законом инерции. Он был сформулирован ещё до Ньютона Галилео Галилеем и звучал так: «при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно». Исаак Ньютон взял это за основу и сформулировал свой первый закон:

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Что из этого следует? Согласно этому закону, если мы пнём мяч, то он сможет катиться бесконечно при соблюдении таких условий:

• дорога, по которой катится мяч, абсолютно ровная;
• на мяч не действуют трение об асфальт и сопротивление воздуха.

На самом деле таких условий нигде нет, и на тела постоянно действуют какие-то силы: трения, притяжения Земли и другие. Но если бы их не было, мяч мог бы катиться бесконечно.

Второй закон Ньютона

В этом законе мы столкнёмся с формулой. Но сначала вкратце расскажем, в чём суть закона.

Возьмём мяч из прошлого примера. Чтобы он покатился, мы должны его пнуть. Пинок мяча — это сила, которую мы приложили к мячу. Также понятно, что в какой-то момент мяч остановится, а перед тем как остановиться, он будет замедляться. Такое движение называется равноускоренным, то есть ускоряющимся или замедляющимся равномерно.

А любой предмет, который падает вниз — тот же мяч, ручка, выроненный телефон, — падает под действием ускорения свободного падения g. Чем дольше предмет летит вниз, тем выше его скорость, а g — постоянная для нашей планеты величина.

Звучит второй закон Ньютона так:

Ускорение тела в инерциальной системе отсчёта прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

Если проще, получится так:

• чем большую силу приложили к предмету (чем сильнее пнули, толкнули и т. д.), тем быстрее он будет двигаться;
• чем больше весит предмет, тем медленнее он будет двигаться.

Формула закона выглядит так:

А если на тело действует несколько сил, то в формулу нужно подставить векторную сумму всех сил.

Третий закон Ньютона

Возможно, вы слышали формулировку: «на каждое действие найдётся противодействие». Это ровно то, в чем и заключается третий закон Ньютона:

Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Формула для закона записывается следующим образом:

Как работает этот закон в жизни? Например, на уроке физкультуры дети разделились на две площадки. На одной играют в волейбол, а на другой — в футбол. И вот оба мяча вылетают за пределы площадок, сталкиваются и отлетают в стороны. До момента столкновения к обоим мячам была приложена какая-то сила, но, столкнувшись, они стали взаимодействовать друг на друга с одинаковой силой.

Ещё один пример — перетягивание каната. Чтобы канат не двигался в сторону противника, нужно тянуть с той же силой, что и он, но в противоположную сторону. А чтобы перетянуть канат, нужно приложить бо́льшую силу, чем соперник.

Это базовые законы классической механики, которые работают в реальной жизни. Описанные силы действуют на все предметы, что нас окружают. Эти законы не работают для тел, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. Но это уже вопрос других разделов физики.

Часть 1, Четвертый закон Ньютона — ориджинал

Ты здоровалась со мной каждый день. Вежливо, чуть с укором глядя на сигарету, которую мне почему-то хотелось спрятать при виде тебя, будто я мальчишка какой… Сначала с нелепым ранцем, огромным, ты спускалась всегда по лестнице, согнувшись под тяжестью учебников в три погибели… Нескладная, такая забавная, с россыпью веснушек на остром носу и туго затянутыми косичками, ты внимательно смотрела под ноги, спускаясь с лестницы. — Здрасьте! — очень учтиво здоровалась ты со мной. «Забор покрасьте!» — тут же отзывалось в моей голове. Но вслух я этого никогда не произносил, не хотелось пугать ребенка. Я только задорно подмигивал и отвечал: — Привет! И как же было забавно и интересно наблюдать, как ты меняешься… Как-то ты отрезала свои косы, сменив строгую прическу полнейшим хаосом на голове. Вьющиеся волосы выбивались из-под шапки и закручивались в локоны. Я, признаться, даже не сразу тебя узнал. Но точно знал, что это ты, ведь услышал такое привычное «здрасьте!». На джинсах с потеплением появились модные дырки, а на запястьях и шее позвякивали какие-то побрякушки. Даже тот самый нелепый ранец сменился не менее нелепым рюкзаком, который ты, судя по всему, разукрасила сама. Кстати, именно так я и узнал тогда твое имя. И именно ту интерпретацию его, которая тебе нравилась — Настюха. Так было написано на твоем рюкзаке. Твое «здрасте» звучало теперь совсем по-другому. Гораздо смелее. И реакция на мой ответ была совсем другая. — Привет, Настюха! — ответил я и, не удержавшись, подмигнул. А ты залилась краской и рванула бегом вниз по лестнице, не глядя себе под ноги. Помню, как я усмехнулся в тот момент. Постепенно твое короткое «нечто» на голове стало отрастать. Но ты больше не заплетала себе тугие косы. А закручивала то неопрятный хвост, спускаясь с лестницы, то распускала волосы, при этом закрывая ими пол лица. Но не веснушки, оттеняющие все такой же острый носик. Помню, в один день, когда я, как всегда курил на лестнице и услышал звук твоей открывающейся двери, привычный и знакомый звук, к нему добавился новый — совсем не привычный. Ты спускалась с лестницы, лениво и нехотя переставляя ноги, а на весь подъезд было слышно музыку, которая доносилась из твоих наушников. Но, проходя мимо меня, ты вынула оба наушника и все-таки поздоровалась. Ты менялась на глазах, все меньше становясь похожа на ту девочку с огромным рюкзаком. Меняться стало и наше общение. Это произошло в тот день, когда ты вернулась с летних каникул, и я действительно с большим трудом узнал в этой невысокой девушке тебя. Признаться, увидеть тебя такой я не ожидал… — Доброе утро! Я замер на миг, уловив знакомые нотки в голосе. И только потом поздоровался в ответ. А ты, застенчиво на меня поглядывая, продолжила спускаться. Но, проходя мимо, на несколько секунд задержалась. — Скажите, а как вас зовут? — Меня? Артем. Ты кивнула, посмотрев чуть в сторону, судя по всему, запоминая, что соседа снизу, с которым ты здоровалась каждый божий день, зовут Артем. А потом подняла на меня лукавый взгляд и чуть улыбнулась: — Доброе утро, Артем! — Доброе, — улыбнувшись, ответил я, а потом добавил: — Настюха! — И ты, зардевшись, поспешила по лестнице вниз. С этого момента не прошло и дня, чтобы мы не обменивались с тобой короткими фразами по утрам. Меня всегда так забавляло твое смущение, то, как ты застенчиво заливалась краской, стоило мне только прокомментировать либо твое вероятное опоздание в школу, либо внезапно появившийся на лице макияж… А как-то раз мы пересеклись на лестнице вечером, ты была в окружении подруг, которые принялись глупо хихикать, когда мы поздоровались. В руках у тебя были цветы, пестрые пакеты и связка шариков. — Что, красавица, день рождения у тебя? — я выдохнул струйку дыма в потолок и чуть прищурился. Ты хотела ответить, но за тебя сделали это твои подруги. — Насте, между прочим, уже восемнадцать исполнилось! — Подумать только! — наигранно округлил глаза я. — Да вы теперь такие взрослые! Отмечать идете? — Хотите с нами? — тут же поступило предложение от самой активной подружки. Но судя по твоей реакции, такого расклада ты не предполагала. Смущать тебя мне нравилось всегда, но вот отталкивать или заставлять чувствовать себя настолько неловко как-то не хотелось. Другое дело, если бы это предложила ты. — Благодарю, барышни, мне надо работать, — я докурил и, затушив сигарету, бросил ее в банку, а затем еще разок взглянул на тебя, улыбнувшись. — На люстре не качайтесь! И ты, как и полагается, покраснела. Но больше всего мне нравилась твоя неизменная искренняя улыбка, которая, казалось, не сходила с твоего лица. Почти никогда…

***

— Да, до понедельника теперь сижу дома, — пробормотал я в трубку, на ходу зажимая сигарету в зубах и прикуривая. — Будь другом, ладно? Передай, что я на больничном, а то не прозвонишься им… Дверь подъезда с грохотом хлопнула, и тело обдало колючим холодом. Я поежился, натянув плед прямо на голову. Горло запершило от дыма и простуды. Я закашлялся, стараясь не уронить на бетон плед и, заодно, не выплюнуть к чертовой бабушке свои легкие… Когда приступ кашля, наконец, закончился, я выдохнул, опустив глаза. — Здравствуйте, — тихий и непривычно грустный голос заставил меня поднять глаза и выпрямиться. — Привет, двоечница, — на выдохе поздоровался я. Но вдруг заметил, как вместо того, чтобы залиться краской и улыбнуться, девушка как-то странно скуксилась. — Эй, ты чего? — Ничего… — пробормотала она и повернула, чтобы пройти еще один пролет лестницы. — Что случилось-то? Эй… — меня вдруг осенила другая мысль. — А ты чего не в школе? Времени было половина двенадцатого, вряд ли у таких девушек уроки будут заканчиваться так рано. И праздничного дня вроде сегодня тоже не было. Неужто наша «двоечница» прогуливает? — А ты чего не на работе? — прищурившись, парировала она. — Я на больничном, — я, кажется, даже гордо подбородок приподнял. По крайней мере, Настя, глядя на меня, растянула губы, скривив лицо и приподняв брови. — Ну я, считайте, тоже. Настя неожиданно прислонилась напротив меня к стене спиной, а затем медленно по ней сползла. Я сопроводил глазами все это театральное действо, а затем высказал вслух свое предположение. — Завалила какую-нибудь алгебру, а теперь прогуливаешь ее? Настя взглянула на меня то ли злобно, то ли виновато, а потом все-таки покраснела. Похоже, я угадал. — Физику, — пробурчала она, насупившись. — Не переживай так, не конец света же. — Нет, не конец света, — вяло согласилась Настя. — Конец четверти. Оценка была решающая. И теперь шансов нет. Я эту долбанную физику не понимаю. Вообще. Совсем. Блин, — последнее слово было произнесено настолько в сердцах, что мне стало ее жаль. Все-таки сам был относительно недавно на ее месте, только в прошлом году закончил университет, помню какого это, когда не понимаешь предмет. Только вот у меня проблемы были с предметами другого профиля. А вот с физикой я всегда был на «ты». — Слушай, Насть… — я начал говорить, а потом только подумал, как будет звучать мое предложение. Но если девочка ассоциирует конец четверти с концом света, то не могу же я в ее ситуации не предложить помощь. — Что именно тебе непонятно? Я могу объяснить. Настя подняла на меня голову и взглянула как-то странно, видимо ожидая, что я опять сейчас оберну это все в шутку, готовясь, когда она покраснеет до кончика ее курносого носика. Но я был серьезен как никогда. Черт, как, наверное, никогда за наше с ней своеобразное общение. — Боюсь, я безнадежна, — сказала она это с опаской и очень сдержанно. — Боюсь, ты ошибаешься, — я не удержался и ухмыльнулся, чуток передразнив ее тон. Как ни странно, девушка улыбнулась, а потом, словно поразмыслив над чем-то, достала из сумки учебник физики за одиннадцатый класс. — Законы Ньютона. Я не… — она запнулась, потому что я по-хозяйски взял из ее рук учебник и раскрыл на оглавлении. — Не понимаю. — Угу, — пробормотал я, зажав сигарету во рту и внимательно изучая, как выстроен порядок тем, которые ей были непонятны. На секунду я взглянул на Настю, которая в это время внимательно изучала мое лицо. Но, встретившись взглядом со мной — резко отвернулась. — Ну… — подытожил я, захлопнув учебник. — Давай попробуем. Есть ручка? Тетрадь? Настя все еще немного недоверчиво кивнула и достала все необходимое, протянув тетрадь и ручку мне. И я принялся за Первый закон Ньютона. Она слушала внимательно, не перебивая. Сначала с таким видом, будто я хочу ее разыграть. Но чем дольше я говорил, тем больше она начинала доверять. Если я задавал какие-то вопросы, она сначала неуверенно отвечала, постепенно понимая суть моих слов. И мне даже показалось, что ее вполне увлекла эта тема, в чем она потом и призналась. Было приятно, она сказала, что интересней урока физики у нее еще никогда не было. Черт, а мне еще никогда девицы не отвешивали подобные комплименты. — А вы что, учитель? — Настя подозрительно на меня взглянула, убирая учебник, тетрадку и ручку обратно в сумку. Я аж поперхнулся дымом. — Хвала небесам — нет. — А откуда такие познания в физике? — Все-то тебе расскажи! — я ухмыльнулся, наблюдая, как уголки ее губ расплылись в ответной улыбке. — Ну правда… — Я тебе расскажу, потом, если захочешь, — я слегка наклонил голову набок и скрестил руки на груди. — Спасибо вам, Артем, — искренне поблагодарила она. — А второй завтра объяснишь? С меня вкусный чай… Я ответил не сразу, замечая, что не осталось и капли того недоверия, которое звучало в ее словах в начале нашего диалога. Ну как же не помочь… Я только раскрыл рот, чтобы ответить, но закашлялся. А может и не очень хорошая идея, еще, не дай Бог, заболеет из-за меня. — Или не чай, — тут же отреагировала она. — У меня бабушка такую клюкву варит! То, что надо тебе! — Ну, — прохрипел я. — За клюкву, пожалуй, соглашусь, давай. Девушка радостно дернулась в мою сторону, будто желая обнять, но вдруг остановилась, опомнившись. — Спасибо, — еще раз смущенно поблагодарила она. На следующий день, утром, когда я в привычное для нас обоих время уже стоял на лестнице с тлеющей сигаретой, Настя вместо приветствия сообщила мне, что сегодня она наберется храбрости и попросит у учителя физики последний шанс исправить четвертную оценку. И что дело останется только за мной. Я кивнул, пожелав девушке удачи, уточнил время, во сколько меня будет ждать вкусная клюква, а затем пошел домой добросовестно болеть и валяться в кровати. Видимо, пик моего плохого самочувствия пришелся на вчерашнюю ночь, а теперь хотелось только отоспаться как следует… Когда я в назначенное время вышел на лестничную клетку и прикурил сигарету, чувствовал себя уже в разы лучше. Пятичасовой дневной сон кому угодно пойдет на пользу. Через пару минут ко мне спустилась и Настя. Взволнованная, но явно в хорошем настроении. Видимо, разговор с физиком прошел удачно. — А чего с пустыми руками? Тетрадь, ручка? — я вопросительно взглянул на нее. — Ну, я же обещала горячую клюкву… — Настя замялась. — Пойдем, на кухне и ручка, и тетрадь, и клюква… — О, сразу к тебе! — не удержался я и решил разрядить неловкость шуткой. Но, похоже, только усугубил ситуацию. — Бабушка дома! — настороженно и предостерегающе заметила она. — Ничего не имею против, — снисходительно парировал я. Я давно заметил, что девочка живет не с родителями, а с бабушкой, на вид — божий одуванчик. Всегда приветливо улыбается, интересуется, как мои дела при встрече… И я никогда еще не видел ее в плохом настроении. Мне казалось, что эта бабушка нарушает все мирские стереотипы о соседских бабушках. Небольшая «двушка» с просторной кухней, в которой вполне можно было бы жить, аккуратно прибранная, уютная и очень светлая. Похоже, что кроме девушки с бабушкой здесь не живет больше никто. На столе, застеленном кружевной скатертью, уже лежали учебник с тетрадкой, письменные принадлежности и большая чашка с дымящейся клюквой. Настя застенчиво предложила мне располагаться, и я, аккуратно взяв в руки чашку, подумал, как же красиво будет растекаться этот яркий напиток по кружеву, если я эту чашку опрокину… — Артем? — М? — похоже, я задумался. — Начнем? — Да, давай, начнем, — я аккуратно отпил из чашки. Напиток оказался в меру сладким, с приятной кислинкой. — Так, с Законом Инерции мы с тобой вчера разобрались. Вопросы есть по нему? — Нет. — Хорошо, тогда второй закон, — я потянулся за тетрадкой. Настя села напротив, но когда я стал выводить формулу, то передумала и села рядом со мной. — Как он звучит знаешь? — Ускорение тела в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе, — тихо оттараторила Настя. И, судя по всему, она понятия не имела, о чем говорила. — Так… — кивнул я. — Смотри, — я пододвинулся ближе и указал на формулу. — Из формулы мы видим, что ускорение тела зависит от силы, приложенной к этому телу, и массы. И что чем больше равнодействующая всех сил, то тем больше ускорение, и чем больше масса тела, тем ускорение меньше. Если равнодействующая всех сил не равна нулю и не меньше нуля, то выполняется данное утверждение. Можно сказать, ещё проще, если на тело действует сила, то оно приобретает ускорение. Настя молча кивнула. По ее виду сложно было сказать, заполнен ли пробел в ее голове о законе Ньютона. Я отпил еще пару глотков, чувствуя на себе Настин взгляд, и подсел к ней еще ближе. — Тетрадь не школьная? Черновик? — уточнил я. Девушка коротко кивнула. А я начал рисовать лыжника. — Смотри, Насть, это ты, — улыбнулся я, добавив лыжнику, спускающемуся с горы две длинные косички и веснушки на носу. Надо сказать, художник из меня такой себе, но Настя засмеялась и залилась краской. — Угадай, что ты делаешь? — Ускоряюсь, — смущенно ответила она. — Совершенно верно. Летишь прямиком на встречу к своей пятерке по физике в году, — Настя снова засмеялась. — Укажем силу, с которой ты несешься к ней, — я начертил три прямые, обозначив их буквой «F» с разными направлениями, соответственно. Добавил еще одну линию, обозначил ее буквой «а». — Вот оно, наше ускорение. И масса… — А можно другой пример? — тут же перебила Настя. Похоже, перегнул палку. — Окей, другой пример, — я положил ручку на стол. — По мячу ударили бейсбольной битой… Я привел еще множество примеров. Настя слушала внимательно каждое мое слово. Признаться, мне показалось, что она все поняла уже после бейсбольной биты и мяча, но остальную тонну примеров, пару задач, которые мы решили разобрать, она слушала с большим интересом. Мне тогда показалось, что, если я буду ей говорить о системе внутреннего сгорания, она будет так же внимательно меня слушать. Когда вторая чашка с клюквой была опустошена, и очередная задача с триумфом решилась, Настя посмотрела на меня с благодарностью, снова сказав свое робкое «спасибо». На следующий день в моей квартире раздался звонок в дверь, я, еще сонный, взглянул на часы. Половина восьмого… Натянув штаны и помятую футболку, направился к двери и приоткрыл ее. На пороге стояла Настя, которая даже отступила на пол шага, увидев меня сонного и помятого. — Господи, я тебя разбудила… — Я не Господи, но все равно приятно, благодарю, — ухмыльнулся я, подавляя зевоту. — Да все нормально, не переживай. Что стряслось? — Мы вчера договаривались на пять, но у меня не получится, у бабушки гости будут, она мне говорила, а я совсем забыла. Может как в первый день? — Я уже начал бояться, что ты отменишь свидание, не разбивай мне сердце, Насть! — Тёма, перестань, — Настя закрыла лицо руками, а меня порадовало новое обращение ко мне сокращенным вариантом моего имени. — Ладно, прости, больше не буду. Как в первый день? На лестнице? Настя неуверенно кивнула. Будь мое здоровье получше, я бы пригласил девушку в кафе. А что? Вполне себе романтично — третий закон Ньютона, только она и я… — Можно пойти ко мне. — Я… — Обещаю вести себя прилично, и лыжниц не рисовать! — я положил руку в район сердца. Настя засмеялась, но по глазам было видно, что она сомневается. — А ты хорошо себя чувствуешь? — с сомнением спросила она. Сейчас будет пытаться найти отмазку… — Насть, все нормально, я не маньяк какой-нибудь. Мучаю молодых девушек исключительно законами физики. Клюквы, конечно, у меня нет, но есть чай. И будет пицца. Если придешь, разумеется, — уточнил я. А потом подумал и добавил. — Хотя если не придешь, она все равно у меня будет. — Хорошо, — сдалась наконец Настя. — Тогда в пять. Я зайду… Ты же не будешь спать? — Ну, я постараюсь, конечно, но не обещаю… На том и порешили. Настя была пунктуальна, как часы, чего нельзя было сказать обо мне, потому что я едва успел застелить кровать, в которой проводил большую часть времени последние три дня. — Сначала физика, потом пицца, — сурово скомандовал я. Настя согласилась, достала все необходимое, разложив на столе, и села на край кухонного уголка. — Третий закон… Мой любимый. — Настя с интересом взглянула на меня. — Вы подготовили формулировку, барышня? — Тела взаимодействуют друг на друга с силами одинаковой природы, направленными вдоль прямой, которая соединяет центры масс этих тел, а силы равны по модулю и разнонаправлены. — Хорошо, меня устраивает, — я напыщенно кивнул, пытаясь развеселить свою гостью. На самом деле, чувствовал я себя гораздо лучше. Явно выздоравливал. И, признаться, был безумно рад снова общаться с ней. — Знаешь, почему случаются приливы и отливы? — Да… — неуверенно ответила Настя. — Но… — она, похоже, аккуратно подбирала слова. — Разве это как-то связано с третьим законом? — Еще как связанно, Настенька… Третий закон она усвоила быстро. Девушка соображала хорошо, не понимаю, с чего вдруг в физике взялись такие пробелы. Пицца прибыла уже после наших занятий, когда мы разговаривали на самые отвлеченные от физики темы. И, признаться, я был чертовски рад, что смогу посидеть с ней еще. Потому что Настя явно расслабилась в моей компании, перестала краснеть при любом случае и пару раз даже ответила мне колкой шуткой на мою шутку. Пришлось признаться, что физику я знаю хорошо, потому что работаю в сфере биомеханики, так что для меня это был почти профилирующий предмет, а она вкрадчиво поинтересовалась у меня, мог бы я ей помогать в будущем, если у нее по этому предмету возникнут вопросы. Конечно же я ответил, что в таком случае, она разорится на моих уроках…

***

Мы договорились с ней, что она обязательно сообщит мне, как напишет работы. Признаться, я волновался, достаточно ли хорошо она усвоила материал и сможет ли собраться и исправить свою оценку, потому как чувствовал свою ответственность. Наконец, днем, когда раздался звонок в дверь, я, раскрыв ее, увидел на пороге Настю, и сердце мое с грохотом упало. На ней лица не было. — Завалила? — с ужасом спросил я. Настя кивнула и спрятала лицо в ладони. С ума сойти. Только этого не хватало. — Ну, перестань. Иди сюда, — я приобнял ее за плечи, впуская в квартиру и закрывая дверь. Настя тихо всхлипнула. — Как же так? Были сложные задания? Настя не отвечала, а я заподозрил неладное. Взяв девушку за запястья, я потянул ее руки вниз и увидел, что она… хохочет! — Настя! — Прости, я не удержалась! — сквозь хохот ответила она, а я невольно засмеялся в ответ. — Ну ты, блин, даешь! Как написала-то? — На пятерку! — радостно ответила она и, сцепив руки вокруг моей шеи, прижалась ко мне в объятия. — Спасибо, Тём, огромное! Я бы ни за что не справилась без тебя. Я, честно говоря, немного растерялся. Руки сами обхватили Настю за талию, крепко прижимая девушку к себе. — Эти три закона теперь моя самая любимая тема по физике! — А ты знаешь, что их четыре? — вкрадчиво и тихо проговорил я девушке в ухо. — Как четыре? — Настя отпустила меня, оставив руки на моей груди. Я же девушку из рук не выпускал. — Так, четыре, — я попытался изобразить загадочное лицо. — Есть еще один закон. Он не всем известен. Рассказать, о чем он? Настя в недоумении кивнула. Я подошел к ней ближе, пока не почувствовал напряжение в ее ладонях, упирающихся мне в грудь. Надо же, только что обнимала, а сейчас боится? — Четвертый закон Ньютона гласит… — я приблизился еще, несмотря на то, что спиной Настя вжалась в дверь, а мы теперь стояли вплотную друг к другу. — Тело, зажатое в угол… — одной рукой я еще сильнее прижал девушку к себе, а второй провел девушке по краснеющей щеке. — Не сопротивляется.

***

Яркий свет на сцене подсвечивал девушку в сером костюме, стоящую за кафедрой. Я старался держаться непринужденно, чтобы никак не выдать свое волнение за супругу и не улыбнуться случайно. Иначе остальные члены комиссии точно заподозрят неладное. Студентка Физико-технического университета. Факультета биологической и медицинской физики. Анастасия Махонина. Ну надо же, какое бывает совпадение! Однофамилица! Члены комиссии по очереди засыпали девушку вопросами, но Настя уверенно отвечала на каждый. Наконец, вопросы их стали более отвлеченные и обобщенные. А микрофон дошел до меня. Я взял его, не спеша поднялся и, слегка прищурившись, чуть было не засунув руку в карман брюк, по привычке, взглянул на Настю. Она, казалось, была в ужасе, предполагая, что я мог бы у нее спросить. И, видимо, молясь, чтобы вопрос мой был по теме доклада. — Анастасия Павловна, — не спеша начал я. Настя сглотнула. Я не смог сдержать едва заметной улыбки. — Мы всей комиссией хотим поздравить вас с получением гранта на ваш проект, — я сделал паузу, чтобы зал наполнился аплодисментами. — Вас и, разумеется, еще двух финалистов, — я повернулся к залу и снова зазвучали аплодисменты. Настя, казалось, не дышала. — Мои коллеги уже успели задать все интересующие нас вопросы, — я чуть развел руками. — Но я, пожалуй, все –таки задам еще один вопрос, нельзя упускать шанс, что микрофон в нашей коллегии дошел и до меня, — я широко улыбнулся, и комиссия, и зал рассмеялись. — Скажите, Анастасия Павловна, вы, такая хрупкая, привлекательная девушка, — я говорил медленно, внутренне ликуя, ведь Настя все еще глядела на меня с искренним ужасом. — Как вы заинтересовались физико-техническими науками? Зал выжидающе затих. Я опустил микрофон, сцепив руки и наклонил голову набок, уже не сдерживая улыбку. Настя посмотрела вниз, на кафедру, будто там у нее был заготовлен ответ. И я заметил, как уголок ее рта чуть приподнялся в улыбке. — Я получила двойку по физике в школе, — сказала она со смешком. Зал тут же отозвался, оценив иронию. — Но один хороший человек помог мне, — она наконец подняла глаза. — Объяснил мне все, что я не могла понять. Причем так занимательно, — Настя улыбалась. — Что сумел заинтересовать меня этой наукой. — Наверное, он был великолепным преподавателем, — тут же отозвался я. — Ну… — неожиданно протянула Настя. — Он был отличным фантазером, — ответила она и незаметно подмигнула мне, широко улыбаясь.

Второй закон движения Ньютона

За каждым запуском ракеты стоит фундаментальный научный принцип, объясняющий происходящее.

Каждый месяц в нашей новой серии «Наука в действии» мы раскрываем науку, лежащую в основе космических полетов.

Скорее всего, вы слышали о трех законах движения Ньютона. Сегодня мы более подробно рассмотрим второй закон Ньютона и то, как его можно применить к пилотируемым космическим полетам.

Что такое второй закон Ньютона?

Второй закон Ньютона можно свести к простому математическому уравнению, где Сила (F) эквивалентна массе объекта (m), умноженной на его ускорение (a), или F=ma.

Проще говоря, ускорение объекта зависит от величины приложенной к нему силы и его массы.

Тем не менее, было бы полезно сначала дать определение этим терминам.

Сила — это просто толчок или тяга, действующая на объект. Ускорение можно определить как изменение скорости объекта с течением времени, учитывая как скорость, так и направление. Наконец, масса объекта — это количество материи, содержащейся в объекте, и, в отличие от веса, эта величина не меняется в зависимости от местоположения.

Посмотрите видеоролик STEMonstration ниже, чтобы увидеть, как астронавт НАСА Рэнди Бресник демонстрирует второй закон движения Ньютона на борту Международной космической станции (МКС):

 

Но что, если масса объекта непостоянна? Что ж, тут все становится интереснее.

Приведенное выше уравнение F=ma предполагает постоянную массу.

Для объектов с непостоянной массой используется дифференциальная форма уравнения, где сила эквивалентна изменению количества движения объекта во времени, или F=(m1V1-m0V0)/(t1-t0).

Как этот закон можно применить к ракетам?

Вы когда-нибудь наблюдали за запуском ракеты и задавались вопросом, как такой массивный объект может взлететь с Земли в космос? Вы бы догадались, что второй закон движения Ньютона может помочь объяснить, что именно мы видим во время запуска?

Возможно, это не первое, о чем вы думаете, наблюдая за запуском ракеты, но эти зрелищные события станут прекрасным уроком физики.

Масса ракеты состоит из множества различных компонентов — двигателей, полезной нагрузки, топлива и многого другого.Однако большая часть массы ракеты приходится на твердое и/или жидкое топливо.

Проще говоря, ракета представляет собой большую камеру, в которой находится газ под давлением, с небольшим отверстием для сброса газа при старте. Во время запуска происходит управляемый взрыв, и газ выбрасывается через отверстие в камере, создавая тягу и толкая ракету в направлении, противоположном выходящему газу, — в космос.

Но когда ракета взлетает, что-то происходит с ее массой.Меняется. Почему?

Двигатели сжигают топливо для ракеты, используя его до тех пор, пока оно не закончится. Таким образом, масса ракеты становится меньше по мере ее подъема.

Итак, согласно второму закону движения Ньютона, ускорение ракеты увеличивается по мере уменьшения ее массы. Вот почему ракета сначала медленно взлетает, а потом ускоряется.

Короче говоря, ученые-ракетчики должны учитывать все компоненты ракеты (которые составляют ее массу), чтобы рассчитать силу, необходимую для ускорения ракеты в космос (должна быть достигнута космическая скорость, скорость более 25 014 миль в час).

Второй закон Ньютона дает им возможность сделать это.

Как рассказывает НАСА в своем уроке «Ракетные принципы», чем выше масса ракетного топлива, тем быстрее может выйти газ из камеры ракеты, создавая большую тягу при запуске.

Именно благодаря принципам Ньютона, таким как его второй закон движения, ракетчики смогли разработать мощные ракеты космической эры, такие как Saturn V, которые весили 6,2 миллиона фунтов, полностью заправленные на стартовой площадке, и могли произвести 7.6 миллионов фунтов тяги на старте.

Узнайте больше о втором законе Ньютона в контексте космоса, нажав здесь, и обязательно ознакомьтесь с уроком НАСА «Ньютон в космосе» для преподавателей 5-8 классов здесь.

Второй закон движения Ньютона: взаимосвязь между силой и ускорением — видео и расшифровка урока

Что такое чистая сила?

Обратите внимание, что Второй закон Ньютона гласит, что величина ускорения прямо пропорциональна суммарной силе, действующей на объект.Что такое чистая сила и как ее рассчитать? Чистая сила — это сумма всех сил, действующих на объект в определенном направлении. Поскольку силы имеют направление, они являются векторными величинами. Векторные величины полностью описаны как по величине, так и по направлению и представлены стрелками. Рассмотрим объект, который толкают влево с силой 10 ньютонов и вправо с силой 5 ньютонов. Суммарная сила = 5 Н слева от , поскольку 10 Н – 5 Н = 5 Н. Силы вычитаются друг из друга, поскольку они направлены в противоположные стороны.Силы складывались бы друг с другом, если бы они были направлены в одном направлении. Как только результирующая сила определена, можно определить ускорение объекта.

Как рассчитать ускорение

Ускорение – это изменение скорости . Зная массу объекта и результирующую силу, действующую на объект, мы можем определить ускорение. Давайте посмотрим на формулу:

а = f (нетто) / m , где а = ускорение, f (нетто) = чистая сила, действующая на объект, m = масса объекта .

Пример ускорения

Давайте рассмотрим пример. Рассмотрим объект массой 10 кг, сдвинутый влево с силой 10 ньютонов и вправо с силой 20 ньютонов. Каково ускорение этого тела?

Вспомним формулу ускорения. a = f (нетто) / м

Сначала рассчитаем чистую силу. Поскольку силы действуют в противоположных направлениях, мы их вычитаем.

f (нетто) = 20 Н справа – 10 Н слева , и мы получаем f (нетто) = 10 Н справа

Теперь подставьте результирующую силу в уравнение с массой для расчета ускорения.2, равны ньютону, поэтому результирующая сила равна 100 ньютонам. f (нетто) = 100 Н .

Следовательно, наш объект толкается на запад с результирующей силой 100 Н.

Следствия второго закона Ньютона

Второй закон Ньютона подразумевает, что ускорение происходит только при наличии неуравновешенной силы. Если силы, действующие на объект, уравновешены, то объект находится в состоянии постоянного движения. То есть не разгоняется. Это верно как для объектов в состоянии покоя, так и для объектов, движущихся с постоянной скоростью.Например, у припаркованного автомобиля результирующая сила равна нулю. Силы уравновешиваются, поскольку сила тяжести, тянущая вниз, уравновешивается силой земли, давит на припаркованный автомобиль. Точно так же автомобиль, движущийся с постоянной скоростью 65 миль в час, также испытывает уравновешенные силы. Если приложить неуравновешенную силу, автомобиль будет ускоряться. Если вы нажмете на тормоз, машина замедлится, то есть испытает отрицательное ускорение. Если вы примените газ, автомобиль увеличит свою скорость, то есть испытает положительное ускорение.

Краткий обзор урока

Второй закон Ньютона дает объяснение поведения объектов, когда к ним приложены силы. Закон гласит, что внешние силы заставляют объекты ускоряться, а величина ускорения прямо пропорциональна результирующей силе и обратно пропорциональна массе объекта . Чистая сила – это сумма всех сил, действующих на объект в определенном направлении . Силы, действующие в одном направлении, можно сложить, а силы, действующие в противоположных направлениях, вычесть друг из друга, чтобы определить результирующую силу. Ускорение – это изменение скорости . Формула для расчета ускорения выглядит следующим образом: а = f (нетто) / m , где а = ускорение, f (нетто) = чистая сила, действующая на объект, m = масса объекта . Силу можно рассчитать, просто изменив формулу для определения силы, как вы можете видеть на экране, f (нетто) = m * a . Если все силы, действующие на объект, уравновешены, то есть результирующая сила равна нулю, то объект не ускоряется.Если приложить неуравновешенную силу, то объект ускорится.

Понимание второго закона Ньютона – Физика средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже.Если университетские наставники примут меры в ответ на ан Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.

Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Сент-Луис, Миссури 63105

Или заполните форму ниже:

 

Второй закон Ньютона | bartleby

Второй закон движения Ньютона 

Второй закон Ньютона гласит, что ускорение объекта, создаваемое результирующей силой, прямо пропорционально величине результирующей силы, направлено в том же направлении, что и результирующая сила, и обратно пропорционально масса объекта.

Второй закон движения описывает, что происходит с массивным телом под действием внешней силы. Второй закон движения гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение.

Предположим, что P — импульс, m — масса, t — время, u — начальная скорость, v — конечная скорость, a — ускорение.

F∝dPdt∝mv−mut∝m(v−u)t∝ma

F=kma

В уравнении k – константа пропорциональности, и она равна единице, когда значения взяты в SI Блок.Следовательно, окончательное выражение будет таким: 

F=ma

Из приведенного выше описания  

Второй закон Ньютона гласит, что скорость изменения количества движения прямо пропорциональна силе, приложенной к телу.

F∝dPdt

F∝d(mv)dt

Путем удаления константы пропорциональности уравнение может быть возвращено следующим образом:

F=m dvdt+v dmdt

картинка ниже!  

Для постоянной массы

Практическая иллюстрация для постоянной массы

Всякий раз, когда велосипед движется из точки 1 в 2, он имеет скорость и массу v1, v2 и m1, m2

Поскольку масса транспортного средства больше массы топлива масса берется постоянно.

 F=m dvdtk

Так как скорость изменения скорости называется ускорением.

k=1 для m=1 и a=1

F=ma

Где F — результирующая сила, действующая на тело, m — масса тела, a — ускорение тела.

Из второго закона движения Ньютона можно сказать, что ускорение тела прямо пропорционально; результирующая сила, действующая обратно пропорционально массе тела.

a∝Fa∝1m

Для переменной массы

 Для изменения массы ракеты или полета из одной точки в другую постоянная масса не может быть принята.

P=mv

Дифференцирование обеих сторон по t

dpdt=d(mv)dt

F=mdvdt+vdmdt

Здесь масса непостоянна, здесь масса переменна, поэтому мы используем ее. Как правило, в случае с ракетным двигателем мы видим концепцию переменной массы.

Воспринимаемая тяжесть в контексте второго закона Ньютона: Комбинированные эффекты мышечной активности и кинематики подъема

J Exp Psychol Hum Percept Выступление . 2016 март; 42(3):363-74. дои: 10.1037/xhp0000151. Epub 2015 5 октября.

Принадлежности Расширять

принадлежность

• ¹ Факультет психологии Университета штата Аризона.

Элемент в буфере обмена

Морган Л. Уодделл и соавт. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 2016 март.

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

J Exp Psychol Hum Percept Выступление . 2016 март; 42(3):363-74. дои: 10.1037/xhp0000151. Epub 2015 5 октября.

принадлежность

• ¹ Факультет психологии Университета штата Аризона.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Исследователи в целом согласны с тем, что воспринимаемая тяжесть основана на действиях, связанных с удерживанием без поддержки. Психофизические исследования поддержали эту идею, как и психофизиологические исследования, связывающие мышечную активность с восприятием тяжести и усилия. Однако роль мышечной активности в контексте результирующих движений не исследована. В настоящем исследовании восприятие тяжести регистрировалось вместе с электромиограммой (ЭМГ) поднимающей мышцы и пиковым ускорением подъема. В соответствии с предсказаниями, полученными из второго закона движения Ньютона (сила = масса × ускорение), нормальное и иллюзорное восприятие тяжести было функцией отношения мышечной активности к ускорению подъема.Эти результаты определяют психофизиологический механизм восприятия тяжести, основанный на силе и движениях, связанных с безопорным удержанием.

(c) APA 2016 г., все права защищены).

Похожие статьи

• Скорость подъема смягчает влияние мышечной активности на воспринимаемую тяжесть.

  Уодделл М.Л., Амазин Э.Л. Уодделл М.Л. и соавт. Q J Exp Psychol (Хоув). 2018 окт; 71 (10): 2174-2185. дои: 10.1177/1747021817739784. Epub 2018 1 января. Q J Exp Psychol (Хоув). 2018. PMID: 30226437

• Оценка вклада мышечной активности и кинематики суставов в восприятие веса несколькими суставами.

  Уодделл М.Л., Амазин Э.Л.Уодделл М.Л. и соавт. Опыт Мозг Res. 2017 авг; 235(8):2437-2448. doi: 10.1007/s00221-017-4979-3. Эпаб 2017 13 мая. Опыт Мозг Res. 2017. PMID: 28501953

• Форма коробки влияет на иллюзию размера и веса при индивидуальном и командном подъеме.

  Амазин ЭЛ. Амазин ЭЛ. Гум Факторы. 2014 май; 56(3):581-91. дои: 10.1177/0018720813497980. Гум Факторы.2014. PMID: 24930177 Клиническое испытание.

• Влияет ли внимание на вклад в восприятие тяжести?

  Уодделл М.Л., Амазин Э.Л. Уодделл М.Л. и соавт. Res Q Exerc Sport. 2020 сен; 91 (3): 373-385. дои: 10.1080/02701367.2019.1668519. Epub 2019 27 ноября. Res Q Exerc Sport. 2020. PMID: 31774389

• Двигайтесь вверх: силы кончиков пальцев и ощущаемая тяжесть модулируются целью подъема.

  Бэкингем Г., Дональд Х. Букингем Г. и др. Atten Percept Psychophys. 2019 окт;81(7):2384-2390. doi: 10.3758/s13414-019-01703-w. Atten Percept Psychophys. 2019. PMID: 30949958 Бесплатная статья ЧВК.

Цитируется

7 статей

• Распределения с тяжелым хвостом в тактильном восприятии стержней в руках.

  Магальдино СМ, Амазин ЭЛ. Магальдино С.М. и соавт. Опыт Мозг Res. 2021 июль; 239(7):2331-2343. doi: 10.1007/s00221-021-06131-7. Epub 2021 7 июня. Опыт Мозг Res. 2021. PMID: 34100097

• Проприоцептивные афференты по-разному способствуют восприятию с усилием тяжести и длины объекта.

  Мангалам М., Десаи Н., Келти-Стивен Д.Г.Мангалам М. и др. Опыт Мозг Res. 2021 апрель; 239(4):1085-1098. doi: 10.1007/s00221-021-06045-4. Epub 2021 4 фев. Опыт Мозг Res. 2021. PMID: 33543322

• Восприятие силы в плечевом суставе после односторонней блокады надлопаточного нерва.

  Филлипс Д., Косек П., Кардуна А. Филлипс Д. и соавт. Опыт Мозг Res. 2019 июнь; 237(6):1581-1591. doi: 10.1007/s00221-019-05530-1. Epub 2019 30 марта. Опыт Мозг Res. 2019. PMID: 30929033 Бесплатная статья ЧВК.

• Фрактальные колебания мышечной активности способствуют оценке длины, но не тяжести через динамическое прикосновение.

  Мангалам М., Коннерс Дж.Д., Келти-Стивен Д.Г., Сингх Т. Мангалам М. и др. Опыт Мозг Res. 2019 май; 237(5):1213-1226. doi: 10.1007/s00221-019-05505-2. Epub 2019 4 марта.Опыт Мозг Res. 2019. PMID: 30830249

• Мышечное усилие по-разному опосредует восприятие тяжести и длины посредством динамического прикосновения.

  Мангалам М., Коннерс Дж. Д., Сингх Т. Мангалам М. и др. Опыт Мозг Res. 2019 Январь; 237 (1): 237-246. doi: 10.1007/s00221-018-5421-1. Epub 2018 31 октября. Опыт Мозг Res. 2019. PMID: 30382322

термины MeSH

• Восприятие веса / физиология*

LinkOut — больше ресурсов

• Полнотекстовые источники

• Прочие литературные источники

[Икс]

Укажите

Копировать

Формат: ААД АПА МДА НЛМ

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона Второй закон Ньютона

Предварительные вопросы и Размышления

Своей рукой ты можешь изменить путь мяча в воздухе, не касаясь мяча?

Если бы у мяча был сильный мангет на нем и у вас в руке был сильный магнит, не могли бы вы изменить путь мяча в воздухе, не касаясь мяча?

Определить силу.

Что необходимо иметь сила?

Делать большинство силовых взаимодействий использовать контактные силы или бесконтактные силы?

Как узнать, есть ли сила? настоящее время?

Рассмотрим силу, называемую «вес» или сила тяжести.

Зачем нужен вес? (Подскажите, измените что-нибудь и представьте, какой эффект это произведет, например, уберите землю или измените разделение.)

Получить предметы разных масса, т.г., пенни с четвертью.

Как их веса сравнить? Как вы можете сказать?

Бросьте предметы в то же время от отдыха.

Сделать стробоскопическую фотографию нарисуйте и опишите движение, пока оно не попадет в земля.

Влиял ли вес на движение?

Если один из объектов был лист бумаги, почему это было бы или не было бы хорошо расследование “массы”?

Оказывал ли массовый эффект масса?

Изменяется ли вес, если предмет лежит на столе? Если да, то как/почему? Если нет, то почему не падать? Что если столешницу поменять на 3 штуки паука сеть?

Вы стоите на доске подвешен между двумя стульями.

У вас есть движение, т.е. е., какая у тебя скорость? Какое у вас ускорение?

У тебя есть “вес” взаимодействие?

Есть ли другие силы взаимодействие со своим телом?

Если сломается плата, что силы взаимодействуют с вашим телом?

У вас есть движение, т.е. е., какая у тебя скорость? Какое у вас ускорение?

Труднее ли сделать роль велосипеда или автомобиля (как на нейтрали, так и на ровной Дорога)?

Фон

Ньютон представил 3 закона движение и закон всемирного тяготения для объяснения движения.Эти законы имеют подтверждено всеми измерениями, проведенными для их проверки до двадцатое столетие. В ХХ веке произошли некоторые уточнения для учета очень высоких скоростей (приближающихся к скорости светлый). Они по-прежнему работают в повседневных ситуациях.

Первый Ньютона Закон

Этот закон иногда называют закон инерции. Лучше думать об этом законе как о квалификаторе для второго закона. Соотносит уравновешенные силы (сумма сил = 0) с равномерным движением (постоянная скорость, включающая скорость = 0). Если эта ситуация неверна, то второй закон Ньютона не работает. без модификаций. Он отвечает за вращение и ускорение координатные оси, которые называются неинерционными системами координат. Например, среди них есть аттракцион в парке развлечений под названием «Ротор». другие вещи. В поездке вы стоите у стены, а комната спины. В конце концов, пол падает, но вы «держитесь» за него. стена.Представьте, что вы кладете линейку рядом с собой на стену, чтобы определить система координат. По сравнению с линейкой ты не двигаешься, но ты почувствуйте, как какая-то сила «толкает» вас в стену. Там есть ничего, что могло бы вызвать эту силу. По вертикали вы чувствуете тягу веса вы падаете, а трение о стену толкает вас вверх, отменяя каждый другой аут. По горизонтали нет ничего, что могло бы дать “толчок” в стена. Это называется центробежной силой, фиктивной силой. Кто-то выше вас объяснил бы силы, которые вы чувствуете, с точки зрения вращающаяся комната. Но в вашей системе координат комната не вращающийся.

На самом деле земля – это неинерциальная система координат, так как она вращается, но она мала. Вы должны смотреть на что-то долго или в очень крупном масштабе. чтобы увидеть эффект. Штормы и ветры ходят по кругу из-за эффектов вращения Земли. Большие снаряды посланы большими расстояния (не менее нескольких миль) также изгибаются, как бури. Маятники вращаются (ищите ссылки на Фулко Маятник).

Секунда Ньютона Закон

Этот закон расчета закон. Первый закон позволяет вам проверить свою систему координат, чтобы убедиться, что вы можно использовать этот закон. Второй позволяет вам описать, почему есть движение а затем использовать результаты для прогнозирования движения. Сила – это взаимодействие между двумя объектами. Силовое взаимодействие может изменить движение (запуск, остановка, предотвращение, перенаправление,…) объектов. Часто мы интересует один конкретный объект.Мы смотрим на все вещи взаимодействующие с ним через силы, но касаются только взаимодействие с интересующим объектом. Например, человек на Земля имеет вес из-за взаимодействия между человеком и земной шар. Но вес смотрит только на влияние взаимодействия на человека от земли, а не наоборот.

Ньютон признал этот эффект. Он также отметил, что силы различаются по количеству (величине) и направлению. Взаимодействие веса с вашим телом происходит в земле, а не в земле. горизонтально к поверхности.Ньютон считал, что чем больше масса имеет объект, тем больше силы требуется для изменения движения. И, Ньютон признали, что ускорение измеряет изменение движения (скорости). Таким образом, для одной и той же массы чем больше сила, тем больше возможная ускорение. Это было составлено в форме уравнения, часто рассматриваемого как F =m a (жирный шрифт означает количество и направление). Тот форма вводит в заблуждение. «F» в уравнении на самом деле является чистой силой или сумма (с направлением) всех сил, взаимодействующих с объект.Уравнение – это сумма сил, действующих на объект, равная масса объекта, умноженная на его ускорение. В форме уравнения

Ф _{на объект/система} = F _{нетто на объект/система} = m _{объекта/системы} a _{объекта/системы}

Чтобы применить этот закон, вы сначала выбрать и объект или группу объектов, которая называется системой.Ты затем идентифицируйте все другие объекты, которые взаимодействуют с системой (производя силовое взаимодействие в системе). Затем вы применяете части известной информации и решить для неизвестных величин. Часто находят ускорение, а затем движение можно предсказать, используя отношения движения. Возможно, у вас есть желаемое ускорение и известная масса. Затем вы рассчитали бы необходимую силу для этих известные. Или у вас могут быть известные силы и ускорение, и вам нужно рассчитать массу.

Третий Ньютона Закон

Этот закон описывает взаимодействие. Это не имеет ничего общего с движением. Это говорит о силе взаимодействие между двумя объектами одинаково по количеству, но противоположно по направление. Сожмите правую и левую руку вместе. Правая рука испытывает толчок левой рукой. Левая рука испытывает толчок правой рукой. Величина толчка одинакова, потому что они взаимодействуют.Только направление толчка кажется разные – напротив друг друга.

Независимо от того, происходит ли движение зависит от других взаимодействий, происходящих с объектом, которые Адреса второго закона Ньютона. Вы могли бы подумать о третьем законе Ньютона как закон о доле – ты мне отдаешь, я отдаю тебе поровну или объект 1 взаимодействует с объектом 2, а объект 2 взаимодействует с объектом 1 поровну. Ничего не сказано о движении или любых других взаимодействиях которые происходят.Это делается во втором законе Ньютона, который может рассматриваться как эгоистичный закон. В этом случае определяется система и единственный заданный вопрос: “Что все остальное делает с системе?», то есть с точки зрения системы: «Что вы даете я?”

 

 

Аппаратура

вагон и гусеница с низким коэффициентом трения, умный шкив, интерфейс ULI, компьютер, струна, висячие массы, линейка, баланс

Рекомендовано Процедура

Расследовать отношения между движением, массой и силой, сформулированными во втором законе Ньютона, мы проведет следующий эксперимент.

Тележку будет тянуть подвесная масса. Два будут связаны вместе с веревкой. Сила при вытягивании двух масс будет измерена (рассчитана), масса две массы будут измерены (и сохранены постоянными), а ускорение из двух масс будут измерены. Мы посмотрим, есть ли взаимосвязь между движущейся массой (автомобиля и подвески), ускорением, и чистая (неуравновешенная) сила.

Так как машина, масса в ней, и висящая масса связаны между собой нитью, они двигаются как Блок.На приведенной выше диаграмме автомобиль не может повернуть налево, пока висит масса падает. Если один движется со скоростью 10 м/с, то и другой должен двигаться тоже. Если один ускоряется, другой тоже должен. Шкив можно представить как «изгибание» оси x, чтобы она оставалась вдоль струны, и сохраняя движение по сравнению с направлением струны как одна ось. Таким образом, система мы будем использовать второй закон Ньютона для определения сил и массы и ускорение – это автомобиль, струна и подвешенная масса вместе.

 

Какие силы извне система взаимодействует с автомобилем, веревкой и висит масса?

Влияют ли они на измерение, я.д., существуют ли другие силы, действующие в противоположном направлении и уравновешивание двух (почему или почему бы и нет)?

Измерьте массу машина.

Поместите не менее 10 гирь по 5 г в машине.

Запустите Logger Pro и начните Эксперимент N2Law (требуется, чтобы датчик вращательного движения Pasco был подключен в порт 2 ULI).

С держателем гири 50 г нависая над шкивом, тяните машину обратно на гусеницу.(Поместите большой объект в конце пути, чтобы остановить машину.)

Начать собирать данные.

Отпустить машину.

Запишите среднее значение ускорение, подвешенная масса, масса автомобиля (в том числе то, что находится в нем).

Переместите один груз из автомобиля в массовая вешалка.

Повторите ускорение измерение.

Повторяйте это до тех пор, пока вся масса не находится вне машины.

Завершить расчеты на основе на данные.

 

 

Постройте переменные для Ньютона Второй закон, чтобы увидеть, есть ли связь между движущейся массой (масса системы, масса автомобиля и подвешенная масса), ускорение и чистая (неуравновешенная) сила. Это может помочь изменить второй закон Ньютона уравнение, поэтому оно имеет вид y=mx+b, соответствующий тому, что вы построен.

 

Какие отношения вы нашли? Как статистика подтверждает это?

Что такое второй закон движения Ньютона? [Видео]

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал свои «Математические принципы натуральной философии», где он подробно обсуждает свои три закона движения.Он использовал эти законы для исследования движения нескольких материальных объектов и систем.

Всем привет! Добро пожаловать в это видео Mometrix о втором законе движения Ньютона. Если вы еще этого не сделали, обязательно посмотрите наше видео о первом законе Ньютона .

Второй закон движения Ньютона описывает, как скорость объекта изменяется только под действием внешней силы.

Это означает, что скорость изменения импульса тела ПРЯМО пропорциональна силе, приложенной к телу.Это изменение импульса происходит в направлении приложенной силы.

Давайте посмотрим на это в виде уравнения:

F(net) = mxa

F — чистая приложенная сила, м — масса объекта, a — ускорение объекта . Следовательно, результирующая сила, действующая на объект, создает пропорциональное ускорение. И помните, если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то импульс объекта постоянен и неизменен.Мы узнали это из Первого закона Ньютона.

Теперь давайте снова посмотрим на наш мяч и применим нашу формулу, чтобы увидеть, что мы находим.

Допустим, вы прикладываете одинаковую силу к двум разным шарам. У вас есть желтый шар и фиолетовый шар, который имеет большую массу , чем желтый шар.