Применение второго закона ньютона: Второй закон Ньютона (видео) | Академия Хана

Содержание

Применение законов Ньютона. Движение связанных тел

Тема: Применение законов Ньютона. Движение связанных тел.

Цели урока:

  • актуализировать и углубить знания учащихся о фундаментальном разделе физики – классической механике, убедиться в том, что законы Ньютона играют огромную роль в современной жизни каждого человека;
  • активизировать поисково-познавательную деятельность учащихся при решении задач повышенной трудности;
  • формировать  коммуникативные умения обучающихся.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: мультимедийное оборудование, демонстрационное оборудование для эксперимента, раздаточный материал.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Вступительное слово учителя. В окружающем нас мире мы наблюдаем, что движения тел начинаются и прекращаются, становятся более быстрыми и, наоборот, менее быстрыми, что изменяется направление движения.

Во всех этих случаях происходит изменение движения, т. е. изменение его скорости. Это означает, что появляются ускорения. Понятно поэтому насколько важно уметь находить (вычислять) ускорения. Без этого нельзя решать задачи механики, нельзя управлять движением. Но чтобы находить ускорения, нужно знать, почему и как они возникают. Физика вообще всегда стремится выяснить не только как происходит то или иное явление, но и почему оно происходит и почему оно происходит так, а не иначе.

«Без сомнения всё начинается с опыта» (Э. Кант)

II. Актуализация опорных знаний и умений обучающихся

1. Мультимедийная демонстрация опытов «Причины изменения скорости тел при взаимодействии с другими телами»

Повторим опыты, которые около четырехсот лет назад привели Галилея к открытию закона инерции.
Если шар скатывается по наклонной плоскости, то можно заметить, что его скорость при этом увеличивается.
Если же шар катится по наклонной плоскости вверх, его скорость уменьшается.

Естественно предположить, если шар будет катиться по горизонтальной плоскости, его скорость должна оставаться неизменной.
Однако, ставя опыты, мы увидим, что при движении по горизонтальной плоскости шар в конце концов остановится. При этом путь, пройденный шариком до остановки, существенно зависит от вида поверхности.
Если ее посыпать песком, шар остановится, пройдя совсем небольшой путь, если покрыть ее тканью, шар пройдет несколько больший путь, по гладкому же стеклу шар будет катиться очень долго.
Из этих опытов Галилей сделал очень важный вывод: причиной, вызывающей замедление движения шара, является трение между шаром и плоскостью.
Если бы трения не было вообще, шар катился бы вечно! Значит, тело может двигаться само по себе сколь угодно долго, а воздействие других тел изменяет скорость этого тела.

2. Фронтальный опрос

Учитель. Наш урок посвящен выявлению количественных закономерностей динамики. Возникает вопрос: О чем говорит главное утверждение механики?
Ученик. Главное утверждение механики состоит в том, что изменение скорости тела, т.е. ускорения, всегда вызывается воздействием на данное тело других тел, т.е. вызывается силой.

Учитель. От чего зависит ускорение?
Ученик. Ускорение зависит от действия силы со стороны других тел. Согласно второму закону Ньютона ускорение, приобретаемое телом в инерциальной системе отсчета, прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе

где  – равнодействующая всех сил, приложенных к телу.
Учитель. Что такое равнодействующая сила?
Ученик. Равнодействующая сила равна геометрической сумме всех сил, действующих на тело.


Учитель. Какие виды сил мы изучали?
Ученик. Мы изучили следующие силы: всемирного тяготения, тяжести, упругости, трения, вес тела.
Учитель. Каковы законы названных сил?
Ученик.

, , ,

Учитель. В какой последовательности решаются динамические задачи?
Ученик. Последовательности решения задач определяется алгоритмом решения задач по динамике.

(Мультимедийная демонстрация алгоритма решения задач по динамике).

Алгоритм:

1. Изобразите на рисунке силы, действующие на каждое тело в инерциальной системе отсчета. Считайте, что все силы приложены к центру масс тела. Укажите векторы скорости и ускорения.
2. Запишите уравнение второго закона Ньютона в векторной форме (, где  – равнодействующая сил) для каждого из тел в отдельности.
3. Выберите координатные оси. Если заранее известно направление ускорения, то целесообразно направить одну из осей вдоль ускорения, а вторую (если она требуется) перпендикулярно ему.
4. Проецируя второй закон Ньютона на координатные оси, получите систему уравнений для нахождения неизвестных величин.
5. Запишите дополнительные формулы (для определения массы, скорости, координат, силы трения и т.д.).
6. Решите полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия.

III. Проверка домашнего задания

Верное решение записано на доске.

Осуществляется взаимопроверка домашнего задания парами. (Приложение 1)

Учитель. Цель сегодняшнего урока состоит в закреплении алгоритма решения задач на движение связанных тел, совершенствование навыка коллективной творческой работы.

IV. Работа в группах

Класс разбивается на 4 группы по 5 человек (дифференциация внутри групп). Участники группы выбирают руководителя группы и получают задания: решить задачу по теме «Движение связанных тел», результаты оформить в тетрадях и на демонстрационном плакате.

Учитель. Выполнение работы поможет вам систематизировать знания по основам классической механики по единой схеме изучения фундаментальной физической теории. После выполнения работы руководитель группы проводит анализ своего исследования и отвечает на вопросы представителей других групп.

Задача группы 1

Брусок массой 300 г соединен с грузом массой 200г невесомой и нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый блок. Брусок скользит по горизонтальной поверхности. Найдите ускорение бруска, если коэффициент трения о горизонтальную поверхность равен 0,5.

(Ответ: а = 1 м/с2)

Задача группы 2

На наклонной плоскости с углом наклона 30o перемещается вверх тело массой 3 кг под действием второго тела массой 2,5 кг, связанного с первым телом нитью, перекинутой через неподвижный блок.

С каким ускорением будут двигаться тела, если = 0,2

(Ответ: а = 1 м/с2)

Задача группы 3

Через неподвижный блок перекинута нить, к концам которой подвешены грузы массами 3 кг и 2 кг. Найдите ускорение грузов и силу натяжения нити. Считайте, что трение в блоке отсутствует. Массой нити и блока пренебрегите.

(Ответ: а = 2 м/с2)

Задача группы 4

К игрушечному грузовику массой 995 г привязали длинной ниткой наперсток массой 5 г. Грузовик стали тянуть с силой 20 Н. С каким ускорением движется система тел? Определить силу упругости нити.

(Ответ: а = 20 м/с2, Fупр = 0,1 Н)

V. Презентация научно-исследовательской работы обучающегося (Приложение 3)

Проходит мультимедийная демонстрация экспериментального исследования зависимости ускорения связанных тел, перекинутых через блок от массы перегрузка, выполненного обучающимся класса в рамках работы в школьном научном обществе «Эрудит».
Тема «Движение тел на легком блоке».
Модель позволяет изучить второй закон Ньютона на примере движения двух тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через легкий блок. В этой модели можно изменять массу дополнительного груза и наблюдать за ускоренным движением системы.

Рисунок 1.

m, кг 3 3 3 3 3 3
m, кг 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
a, м/с2 0,081 0,097 0,113 0,129 0,145 0,161
t, с 5 4,5 4,2 3,9 3,7 3,5
v, м/с 0,41 0,44 0,48 0,5 0,54 0,56

Рисунок 2

Неподвижный блок служит для подъема небольших грузов или для изменения направления действия силы, не дает никакого выигрыша в силе.
Пожарные, альпинисты, маляры иногда применяют неподвижный блок, поднимая сами себя по веревке.

VI. Проверочная самостоятельная работа

Применение законов Ньютона в решении задач при подготовке к сдаче ЕГЭ по физике.
Каждый обучающийся получает индивидуальное задание (с бланком ответов), контрольно-измерительных материалов по подготовке к сдаче ЕГЭ по физике. На уроке выполняются задания части 1. Проверка происходит после завершения работы. (Приложение 2)

VII. Рефлексия

Учитель. Изучая теорию Ньютона, мы имели возможность сравнительно быстро и достаточно глубоко усвоить основы метода научного познания. Процесс познания развивается от «живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике».
Проследим этапы развития теоретического познания механического движения.

Рисунок 3

Ученик. На основе анализа фактов строится гипотетическая теоретическая модель физического явления. Эта модель, с одной стороны, позволяет объяснить известные факты, а с другой стороны – предсказать возможное существование неизвестных, являющихся следствиями модели. Чтобы подтвердить или опровергнуть справедливость следствий, выполняется физический эксперимент. Если он подтверждает все следствия моделей в области применимости, то построенная модель превращается в теорию, которая находит применение на практике.

VIII. Домашнее задание

Итоги главы 3. Законы движения Ньютона (Мякишев Г.Я. Физика 10 класс: профильный уровень). Решить задачи части 2, 3 тестовых заданий, выданных на уроке.

IX. Итог урока. Выставление отметок

– Сегодня мы рассмотрели движения связанных тел, они не похожи друг на друга! Различны и силы, действующие на них. Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона.  – эта короткая формула выражает один из фундаментальных законов природы, которому с удивительной точностью подчиняются движения как громадных небесных тел, так и мельчайших песчинок, гонимых ветром. С помощью этого закона можно рассчитывать движение поршня в цилиндре двигателя автомобиля и сложнейшие траектории космических кораблей.
Изучая основы динамики, вы должны овладеть ее основными понятиями и законами, научиться решать задачи и, что особенно важно, знать применение законов динамики в технике. Это поможет вам в дальнейшем понять принципы устройства и работы тех машин и механизмов, с которыми придется иметь дело на производстве, в армии, в быту.

Литература:

  • Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 18-е изд. – М.: Просвещение, 2009. – 399 с.
  • Рымкевич А.П.Физика. Задачник. 10-11 кл.: пособие для общеобразоват. Учреждений / А.П. Рымкевич. – 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 188 с.
  • А.Е. Марон, Е.А. Марон. Физика 10. Дидактические материалы. Дрофа 2006 г.
  • Сауров Ю.А. Физика в 10 классе: Модели уроков: Кн. для учителя / Ю.А. Сауров. – М.: Просвещение, 2005. – 271 с.
  • ЕГЭ-2009. Физика. Тренировочные задания /авт.-сост. А.А. Фадеева. – М.: Эксмо, 2008. – 144 с.
  • Сборник задач по физике для 9-11 классов общеобразовательных учреждений, 2-е издание, под ред. Г. Н. Степановой, М. «Просвещение», 1996 г.
  • Мультимедийный курс «Открытая физика» (Часть 1: Механика, Механические колебания и волны, Термодинамика и молекулярная физика).
  1. Интерактивное приложение на компакт-диске к учебнику Л. А. Кирик, Л.Э. Гиндельштейн, Ю.И. Дик. «Физика 10. Базовый уровень».

Второй Закон Ньютона Выполнили ученицы

Второй Закон Ньютона Выполнили ученицы 8 Б класса МБОУ гимназии № 48: Покалюхина Дарья Дроздова Ксения Слободян Ирина Бондарева Василина Кирьянова Валентина

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой воздействия одного тела на другое, в результате которого возникает ускорение тела или отдельных его частей.

Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Второй закон Ньютона записывают в следующем виде: Где m – масса тела [ кг ], а – ускорение тела [ м/с² ], F – сила, действующая на тело [ Н ] Произведение массы тела на его ускорение равно силе, с которой на него действуют окружающие тела.

На основании второго закона Ньютона в водится единица силы – ньютон(1 Н). 1 Н – это сила, с которой нужно действовать на тело массой 1 кг, чтобы сообщить ему ускорение 1 м/с2

Второй закон Ньютона – основной закон динамики.

Зависимость ускорения от силы Чем больше сила, приложенная к данному телу, те больше его ускорение и , следовательно, тем быстрее изменяется скорость движения этого тела. F а m

F 1 F 2 Чем больше сила, тем больше ускорение.

Зависимость ускорения от массы F 1 F 2 Чем больше масса, тем меньшее ускорение оно получает в результате действия данной силы и потому тем медленнее изменяет свою скорость.

Второй закон Ньютона Если два тела взаимодействуют друг с другом, то ускорения этих тел обратно пропорциональны их массам.

Второй закон Ньютона связывает вместе три, на первый взгляд, совершенно не связанные друг с другом величины: ускорение, массу и силу.

Можно проделать следующие опыты: Нагрузите чем-нибудь две сумки или два пакета. Один чуть- чуть, а второй очень сильно. Только пакеты берите покрепче. А теперь примерно с одинаковой силой по очереди резко поднимите оба пакета вверх. Вы увидите, что легкий пакет практически взлетит, а вот тяжелый перемещаться будет намного медленнее. А теперь другой опыт положите на землю футбольный мячик и пните его пару раз. Один раз легонько, а второй раз со всей силы. Понаблюдайте, как изменится скорость мяча после пинка. В первом случае он потихоньку откатится на небольшое расстояние, во втором улетит далеко и на весьма приличной скорости.

Применение закона Ньютона в жизни На рисунке показано, как движется мяч после столкновения с битой. Чем больше сила удара, тем с большим ускорением начнет двигаться мяч и, следовательно, тем большую скорость он приобретет за время удара.

Применение закона Ньютона в жизни Рассмотрим следующий случай применения второго закона Ньютона на практике. Пустая продуктовая тележка, которой придали ускорение движется равномерно, с определенной скоростью. В другом случае, если мы наполним тележку к примеру, ананасами, то чтобы она двигалась с таким же ускорением мы должны приложить силу большую, чем в случае, если тележка пуста. Здесь и просматривается закон Ньютона, с которым мы сталкиваемся в какой-нибудь обычный понедельник, зайдя в продуктовый магазин.

Вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течёт вода в реках, низвергаются водопады, проносятся ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, летают в воздухе самолёты, в космическом пространстве движутся галактики, звёзды… Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различаются и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил в равной мере справедливы законы Ньютона.

Вывод Универсальность закона Ньютона в том, что он постоянен и применим ко всем предметам, в любой точки Вселенной будь, то брошенный кусок мела или движения планет. По мнению Ньютона, законы были открыты “играючи”. Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного. Нужно уметь не только смотреть, но и видеть, замечать

Вывод Универсальность закона Ньютона в том, что он постоянен и применим ко всем предметам, в любой точки Вселенной будь, то брошенный кусок мела или движения планет. По мнению Ньютона, законы были открыты “играючи”. Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного. Нужно уметь не только смотреть, но и видеть, замечать

Второй закон Ньютона

Урок-занятие 9-10 класс

2- й Закон Ньютона

Принято считать основным законом механики

Предварительные сведения

Ускорение – векторная величина, характеризует изменение вектора скорости во времени.

Масса – мера инертности тела.

Сила – мера взаимодействия, векторная величина. Равнодействующая всех сил, действующих на тело находится по правилам сложения и вычитания векторов.

Вектор суммы – вектор, соединяющий начало первого вектора с концом последнего при их последовательном построении.

Вектор разности – вектор, соединяющий конец второго с концом первого вектора, построенных из одной точки.

Формулировка И.Ньютона:

«Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силы, и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует»

Современный вариант: В инерциальной системе отсчета ускорение тела пропорционально равнодействующей всех приложенных на него сил

и обратно пропорционально массе тела.

a = F/m

F – причина изменения вектора скорости.

В трактовке И.Ньютона выражение 2-го Закона через импульс выглядит:

Тогда: Δ(mV)/Δt = F

В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса тела равна равнодействующей всех сил приложенных к телу.

Во втором Законе силы могут быть любой природы(гравитация или электромагнитная)

Силы могут быть скомпенсированы. В этом случае а = 0.

Δ(mV) = FΔt

Замечание:

1. Случай, когда равнодействующая равна нулю не исключает первый закон Ньютона, т.к. он постулирует существование инерциальных систем. Второй же закон использует эту систему.

2. Направление вектора ускорения определяется направлением равнодействующей силы.

3. Для решения задач динамики применяется форма записи второго закона в виде:

F = ma ,

а само решение использует этот закон в проекциях на оси координат.

Задачи на второй закон Ньютона;

1. По графику скорости на рис. найти силы, действующие на тело массой 5 кг, для каждого участка. Дать характеристику движения тела

2. Автомобиль массой 2т без груза начал двигаться с ускорением 1 м/с2. С грузом его ускорение 0,2 м/с2. Найти массу груза.

3. Тележка с грузом 100 г проходит до остановки 1м. Без груза ее путь 1,5м.

Найти массу тележки, если в обоих случаях воздействие сил одинаково.

4. Тележка движется с постоянным ускорением 2 м/с2. На тележке стоит штатив с подвешенным на нити грузом 1 кг. Определить силу натяжения нити и ее угол отклонения от вертикали.

Динамика: основные законы и описание

В динамике основными законами, которые установил Ньютон, доказывают существование системы отсчета, инерциальной. По отношению к ней тела движутся в равномерном и прямолинейном порядке или пребывают в покое. При условии отсутствия воздействия других тел, или в случае, когда оно компенсируется. В этих положениях заключается смысл первого закона Ньютона.

Из истории

Существование такой закономерности предполагал ещё Галилей. Он произвел опыт с посудиной, по которой быстрее может кататься стеклянный шарик. Если его отпустить, он покатится и остановится только тогда, когда достигнет другого края посудины на той же высоте, с которой его опустили. Если взять более удлиненную посудину, результат будет идентичен.

Если представить бесконечно длинную ёмкость, у которой нет второго края, шарик будет совершать движение при постоянных показателях скорости, являющихся прямолинейными и равномерными, бесконечное время, так как другой край попросту отсутствует. Если представить бесконечно длинную ёмкость, у которой нет второго края, шарик будет выполнять движение, имея постоянную скорость, прямолинейным и равномерным образом бесконечное число раз, так как другой край попросту отсутствует.

Данное наблюдение позволило ученому осознать, что это естественное состояние объектов. Движение так же закономерно, как и покой. До этого считалось, что всякое движение вызвано действием силы.

Более современные исследования

Представим парашютиста, который делает затяжной прыжок. Какие силы на него действуют? Прежде всего это сила тяжести, которая влечет человека к земле.

Во-вторых, это сила сопротивления воздуха, которая противодействует силе тяжести. Когда эти две силы равны, парашютист падает с постоянной скоростью.

Выводы из примеров

Можно сказать, что в такой системе отсчета проявляется фундаментальное свойство. Если в ней рассмотреть некоторое тело, на которое сила не действует, или такое действие скомпенсировано, то тело либо покоится, либо движение происходит равномерным образом, когда скорость постоянна на одной линии. Основные законы динамики проявляются именно в описанном процессе.

Анализ второго закона Ньютона

Рассмотрим велосипедиста, на которого по горизонтали действуют две силы:

  • нажатия на педали;
  • сопротивления воздуха и трения.

Когда эти две силы равны, их суммарное действие –нулевое. Тогда в соответствии с первым законом Ньютона велосипед движется прямолинейным и равномерным образом.

Что же произойдет, если велосипедист будет сильнее нажимать на педали? Тогда F (т) увеличится и начнет происходить ускорение. Если убрать эту силу, останется только противодействующая сила сопротивления – F (сопр), вызывающая замедление движения.

Подтверждение второго закона динамики

Ньютон утверждал, что показатели силы равны массе, умноженной на ускорение. Это означает, что рассматриваются случаи, когда есть равнодействующая сила и нет равновесия. F (равн) – это сумма всех приложенных сил.

Тогда следует вывод, что а (ускорение) = F (равн) /m

Отсюда следует, что именно сила вызывает ускорение, а не наоборот. При наличии силы есть и ускорение.

Пример

Возьмем автобус, масса которого составляет 2000 кг. По горизонтали на это транспортное средство действуют две силы:

  • тяги двигателя;
  • сопротивления воздуха и трения.

Пусть сила тяги двигателя автобуса равна 3000 Н, а сила сопротивления – 2500 Н. Чтобы применение второго закона Ньютона было рациональным, потребуется найти показатель равнодействующей силы.

F (равн) = 500 Н вправо, так как сила имеет направления.

Отсюда следует, что ускорение – это сила, деленная на массу, о чем говорит динамика своими основными законами.

Для решения задач с применением второго закона Ньютона важно определить именно эту равнодействующую силу.

Доказательство верности законов Ньютона

Рассмотрим пример с коробкой. Когда она лежит на столе, на этот предмет действуют несколько сил:

  • тяжести;
  • реакции опоры.

Если толкнуть коробку вправо, между нею и столом возникнет сила трения. Займемся вычислениями равнодействующей силы и ускорения.

Вертикальные силы здесь сбалансированы, компенсируют друг друга. Равнодействующая сила по вертикали равна нулю. Вправо и влево действуют силы, разница которых показывает преимущество вправо. Ускорение коробки можно просчитать при делении массы этого предмета на разницу действия силы.

Рассмотрение первых двух утверждений Ньютона помогло сформулировать правило основного закона динамики движения.

О третьем Законе Ньютона

Основным законом динамики при вращательном движении является факт, что действие равно противодействию. Когда одно тело притягивает или отталкивает другое, то оно притягивается и отталкивается от первого с такой же силой.

Представим автомобиль, который на скорости въезжает в стену. При этом машина давит на толщу стены с определенной силой. Стена реагирует и выполняет равное воздействие на транспортное средство.

Следовательно, когда машина толкает стену вперед, последняя толкает автомобиль назад. Эффект у этих сил совершенно разный. Стена остается в таком же положении, а транспорту повезет намного меньше. Причина такого эффекта – существенная разница в массе:

а=F/m

У стены маленькая масса и большое ускорение. И наоборот, по отношению к автомобилю. При взаимодействии двух тел возникает две силы, которые должны соответствовать требованиям:

  • быть равными по величине;
  • противоположными по направлению;
  • быть приложенными к разным телам;
  • иметь одинаковую природу.

Опыт с воздушным шаром

Основной закон динамики тела можно рассмотреть на примере надувного шара. Если его отпустить, шарик будет выталкивать воздух из сопла, что способствует выталкиванию вперед. Это и будет доказательством третьего закона Ньютона. Он просто, но часто вызывает затруднение в применении для решения задач.

О динамике вращательного движения

Знание основного закона динамики твердого тела позволяет рассмотреть закономерности вращательного движения. Для этого необходимо вспомнить решение основных задач механики, когда в любой момент времени есть возможность указать положение тела в пространстве относительно других тел.

В данном случае речь идет об одномерном движении. Известно, что существует вид движения, при котором каждая точка движется по оси вращения.

При этом разные точки тела движутся с разной скоростью по различным траекториям. При этом общими остаются ось и углы поворота. Рассматривая вращательное движение, лучше считать, что основная задача механики решена, если удалось указать угол поворота тела в любой момент времени.

Это и будет применением основного закона динамики относительно вращательного тела.

Как вычислить ускорение тела

Основной закон динамики вращательного движения тела требует определения тех сил, которые оказывают на него воздействие. Зная эту информацию, можно применить второй закон Ньютона и найти ускорение тела в любой момент времени.

Зная такие данные и применяя законы кинематики, можно найти координаты тела в данный момент. Такова технология решения основной задачи механики. Переформулируем её под вращательное движение, двигаясь в противоположном направлении от желаемого результата. Для определения значения угла поворота тела в любой момент времени нужно вспомнить кинематику вращательного движения, которая включает в себя угловое ускорение.

Существует уравнение, позволяющее дать ответ на вопрос о том, каким будет угловое ускорение.

Для создания такого уравнения необходимо вспомнить законы кинематики о вращательном движении. Если поступательный вид движения характеризуется скоростью, то аналогичным понятием при рассмотрении вращательного движения будут показатели угловой скорости – физической величины, определяющие, как относится угол, на который повернуто тело за определенный временной период, к времени протекания этого отношения.

Угловую скорость необходимо умножить на расстояние от оси вращения до интересующей нас точки. Простейший вид вращательного вращения – равномерный, когда за одинаковое время тело поворачивается на одинаковые углы без ускорения.

На теле, которое вращается равномерным образом, у каждой точки есть своя скорость движения. Причем она меняется в направлении с центростремительными показателями ускорения.

Направление такого действия происходит по касательной радиуса в центр окружности.

Неравномерное вращение – этот показатели отношения, с которым изменяется угловая скорость за временной период относительно времени действия этого промежутка.

Отсюда следует закон об изменении угловой скорости:

W(t) = Wo+Et

Составляющее ускорение может быть направлено не только по радиусу, но и по касательной. Это важно учесть в процессе выполнения измерений.

Подведем итоги

В соответствии с основными законами динамики тело выполняет движение равномерным и прямолинейным способом до момента воздействия на него других сил. Если тело покоится, это будет продолжаться до начала воздействия на него силы.

Отсюда следует, что движение так же естественно для тела, как и покой. Для изменения того или иного состояния к телу необходимо приложить определенную силу.Второй пункт основного закона динамики гласит, что равнодействующая сила вызывает ускорение. Если F (равн) = 0, значит, и число ускорения будет нулевым. При этом показатели скорости также будут постоянными или нулевыми.

Отсюда следует, что правило первого ньютоновского закона плавно перетекает во второй. Для ученых XVII века эти доказательства были величайшим открытием.

При помощи третьего закона Ньютона удается успешно решать задачи из раздела «Динамика».

Урок физики “2 закон Ньютона”

2 закон Ньютона

Пояснительная записка.

Урок разработан с использованием приёмов развития учебных универсальных действий на разных этапах урока в контексте требований ФГОС. Системно-деятельностный подход лежит в основе данного урока. Логика развития универсальных учебных действий, помогает ученику «объять необъятное», строится по формуле: от действия – к мысли.

Овладение учащимися универсальными учебными действиями создает возможность самостоятельного успешного усвоения новых знаний, умений и компетентностей, включая организацию усвоения, умение учиться.

В программе развития учебных универсальных действий для основного общего образования выделены четыре блока универсальных учебных действий.

Личностные- Л

Регулятивные- Р

Познавательные -П

Коммуникативные – К.

Предметные:

– развитие интересов и способностей учащихся на основе передачи им знаний и опыта познавательной и творческой деятельности;

– понимание учащимися смысла основных научных понятий и законов физики, взаимосвязи между ними;

-формирование у учащихся представлений о физической картине мира

Создание условий для умения управлять своей познавательной деятельностью, анализировать и отбирать информацию; выделять, объяснять сущность второго закона Ньютона, на основе проведенных опытов:

Развитие умения использовать знание второго закона Ньютона на практике, выполнять практические расчеты по вычислению ускорения, силы, массы.

Метапредметные:

овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

•формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание, находить в нем ответы на поставленные вопросы ;

•развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;

•освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;

•формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию.

Регулятивные:

Способствовать развитию умения составление плана и последовательности действий, прогнозирование-предвосхищение результата и уровня освоения его временных характеристик; взаимодействовать в коллективе, ориентироваться в окружающем мире.

Создавать условия для развития способов рефлексии и условий действия, оценки своей деятельности на уроке. Познавательные:

Развитие умений объяснять окружающие явления, навыков коллективной творческой работы в сочетании с самостоятельностью учащихся, ассоциативного и пространственного мышления, содействие развитию речи, овладению методами научного исследования: анализа и синтеза. Развивать умения для выделения и формулирования познавательной цели с помощью учителя, участвовать в коллективном обсуждении проблемы, планировать совместно с учителем свои действия в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации;

умение структурировать знания, ориентироваться в учебнике и самостоятельно отбирать нужную информацию

Коммуникативные:

Способствовать учебному сотрудничеству учащихся с учителем и сверстниками – определение цели; учитывать позиции других людей, слушать и выступать в диалоге.

Личностные :

формировать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся;

убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважение к творцам науки и техники, отношение к физике как элементу общечеловеческой культуры;

самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и возможностями;

мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

4. Методы обучения:

– фронтальная работа учителя с классом

– выполнение виртуальной лабораторной работы

– организация работы школьника в малой группе

– беседа с классом

– организация индивидуальной работы школьника

Средства обучения:

: компьютеры, мультимедийное оборудование, интерактивная доска, диск «Библиотека наглядных пособий», кораблик с железной скрепкой и магнит.

5. УМК Перышкин А.В., Гутник Е.М:. 9 класс.

Этап урока

Деятельность

учителя

Деятельность

ученика

Развиваемые УУД

предметные

универсальные

1.Организация

мотивации, постановки учебной задачи, цели

Учитель приветствует учащихся.

Ребята, эпиграфом нашего урока станут слова великого ученого:

Слайд № 1

«Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше.»

“Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другие: но океан неизвестного лежит передо мной”.   И.Ньютон

Вы согласны с ученым?

А кто эти другие, о которых говорит Ньютон? Ученые которые познавали мир после И. Ньютона

Наверное, это и Вы? Ведь сегодня на уроке мы с Вами попробуем повторить то, что сделал Ньютон

Как мы это будем делать?

Для чего нужно знать законы физики?

Слайд №. 2,3

А сейчас я предлагаю вам проверить, как вы усвоили тему «Первый закон Ньютона»

Дайте определение ускорению.

В каких единицах в СИ оно измеряется?

Запишите формулу ускорения

Чему равно ускорение в случае равномерного прямолинейного движения ?

Что такое сила? в каких единицах измеряется?

Сформулируйте первый закон Ньютона.

Как называются системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или равнодействующая всех сил равна нулю? Какая сила называется равнодействующей?

Слайд 4

Прокоментируйте ситуации изображенные на экране. Что было общего?

А если равнодействующая не равна нулю?

Ребята, перед вами на столах находится кораблик со скрепкой. В каком состоянии они находится?

– Почему?

– Поднесите магнит к скрепке и скажите, что вы наблюдаете?

Итак, скрепка начала двигаться, то есть приобрела ускорение, так ведь? Почему кораблик со скрепкой начали двигаться?

Следствием чего является ускорение?

И автомобиль, когда начинает трогаться с места в течение какого-то промежутка времени увеличивает скорость, т.е. появляется ускорение.

Что заставляет его так двигаться?

Значит можно сказать, причиной движения тел является

Учащиеся настраиваются на работу.

Учащиеся читают высказывания.

Ученики высказывают свою точку зрения.

Физика – наука опытная, значит, с помощью опытов.

Чтобы применять на практике.

Ученики читают вопросы и отвечают.

Быстрота изменения скорости

м/с2

0

Сила есть причина изменения движения телам или его формы

Сила есть физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, в результате которого изменяется скорость тела или происходит деформация. В Ньютонах.

Та, которая оказывает такое же действие как все силы приложенные к телу.

Все тела покоились

R =0

Тело начнет двигаться

В покое

Действия всех сил скомпенсированы/ R =0

Скрепка (кораблик)движется

Предполагаемые ответы: на скрепку действует сила со стороны магнита

Следствием действия силы

Действие силы.

Действие на них других тел, то есть взаимодействие тел.

Умение высказать и защитить свою точку зрения

Умение управлять своей познавательной деятельностью.

Умение управлять своей познавательной деятельностью

Умение управлять своей познавательной деятельностью

Умение управлять своей познавательной деятельностью. Анализ и отбор информации. Умение выделить главное

Л:

Умение самоорганизовываться.

Осознание значимости к получению новых знаний.

К:

Умение слушать и выступать в диалоге.

Л:

Умение самоорганизовываться.

Осознание значимости к получению новых знаний.

2.Планирование предстоящей деятельности

Ребята, сегодня на уроке вам предстоит ответить на вопрос что является причиной ускорения и выяснить как можно определить взаимосвязь между силой, массой, ускорением?

Слайд 5

Как это можно сделать?

Какая последовательность наших действий?

Учащиеся говорят, что экспериментально, т. е. с помощью опытов. На основе полученных из опытов результатов выявить взаимосвязь. Вероятно, есть формула, связывающая эти три величины, но какова, этого не знают. Поэтому возможно лишь предположение.

Предполагают:

значит, главная цель этого урока – выяснить зависимость между величинами F, m и a.

Диктуют учителю:

1.Экспериментально вывести формулу II закона Ньютона.

2.Выяснить зависимость между этими величинами.

3.Применять формулу II закона Ньютона к решению задач.

Те, кто формулировал цель урока, выставляют себе баллы в « Лист самооценки»

Умение управлять своей познавательной деятельностью.

Анализ и отбор информации.

Умение управлять своей познавательной деятельностью

Р:

Умение самостоятельно анализировать, отбирать нужную информацию.

Л:

Умение оценивать свои знания и самостоятельно работать.

П:

Самоконтроль и оценка результата своей деятельности.

Р: Составление плана и последовательность действий, прогнозирование-предвосхищение результата и уровня освоения его временных характеристик.

П:

Умение структурировать знания

Поиск и выделение необходимой информации.

К:. Учёт позиции других людей.

Реализация намеченного плана

Прошу всё внимание на экран.

Видео опыт с тележками.

Этот же факт мы можем подтвердить бесконечными примерами из жизни.

Приведем еще примеры из собственных наблюдений:

Девятиклассник, бросая мяч, придаст ему большее ускорение, нежели первоклассник, потому что он сильнее.

Какой вывод можно сделать?

Как связаны сила и ускорение?

Может быть от чего-то ещё зависит ускорение?

Я предлагаю вновь обратится к опыту. Всё внимание на экран.

Опыт с изменением массы.

Скажите от чего ещё зависит ускорение?

Давайте вспомним, а что такое масса?

Опять вспомним примеры из жизни

2) Легкий камень при броске получает большее ускорение, чем тяжелый.

3) Оттолкнувшись от партнерши, фигурист приобретает мень­шее ускорение и меньшую скорость, чем фигуристка. Это результат того, что его масса больше, чем масса парт­нерши.

4) При выстреле ружье приобретает меньшую скорость, чем пуля, так как оно значительно тяжелее пули.

Какой вывод можно сделать? Как связаны масса и ускорение?

На основе увиденных опытов и жизненных наблюдений какой можно сделать вывод о зависимости F и а, m и а.

А если на тело будут действовать несколько сил?

 Попробуйте данные утверждения представить самостоятельно в виде формулы. Слайд 6

Что получили?

.

Это соотношение выражает Второй закон Ньютона:

Слайд № 7

Формулировка закона Ньютона автором:

Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. И.Ньютон

Современная формулировка :

В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально приложенной к ней силе и обратно пропорционально её массе

Слайд 8 ВАЖНО

Записать формулу II закона Ньютона, выражающую зависимость ускорения от силы.

Записать формулу, выражающую зависимость силы от ускорения

Записать формулу, выражающую зависимость массы от ускорения

Давайте уточним смысл единицы силы один Ньютон

На опыте мы убедились, что при взаимодействие тел они получают ускорения, аправленные в противоположные стороны.

1) чем больше сила, тем больше ускорение.

Прямопропорционально

От массы.

Масса – это мера инертности тел

2) чем больше масса, тем меньше ускорение.

3) чем больше масса, тем меньше ускорение.

4) чем больше масса, тем меньше ускорение.

Обратнопропорционально

зависимость F и a пря-мопропорциональная, зависимость m и а обратнопропорциональная

Тогда мы должны найти равнодействующую.

Ученики записывают в тетради.

Таким образом, получили: ускорение прямопропорциональна силе и обратнопропорционально массе тела.

Куда сила туда и ускорение.

Сонаправлены. Векторные величины.

а = F/ M

F=ma

m=F/ a

Один ньютон – это сила, под действием которой тело массой 1 кг. движется с ускорением 1 м/с2.

1Н =  1 кг ∙ м/с2

Умение работать с компьютером и интернетом, выполнять практические работы

Умение делать выводы на основе опытов

Умение делать выводы на основе опытов

Умение управлять своей познавательной деятельностью

Умение работать с разными источниками информации.

Умение управлять своей познавательной деятельностью

Умение делать выводы

Р: Составление плана и последовательность действий, прогнозирование-предвосхищение результата и уровня освоения его временных характеристик.

П:

Умение структурировать знания

Поиск и выделение необходимой информации.

К:. Учёт позиции других людей, работать в малых группах.

Л: Умение оценивать свои знания и самостоятельно работать

П:

Самоконтроль и оценка результата своей деятельности.

П:

Умение структурировать знания

Поиск и выделение необходимой информации.

К:. Учёт позиции других людей, работать в малых группах.

Л: Умение оценивать свои знания и самостоятельно работать

П:

Умение структурировать знания

Поиск и выделение необходимой информации.

К:. Учёт позиции других людей, работать в малых группах.

Л: Умение оценивать свои знания и самостоятельно работать

Физкультминутка

Учитель предлагает немного отдохнуть и выполнить упражнения.

Учащиеся изображают и демонстрируют движения:

– вращательное 

– колебательное

Л:

снять утомление и повысить умственную работоспособность учащихся.

Закрепление новых знаний

Решение количественных задач. Слайд 9-12

Определите силу, под действием которой велосипедист скатывается с горки с ускорением, равным 0,8 м/с2, если масса велосипедиста вместе с велосипедом равна 50 кг.

Герой одного из рассказов О’ Генри дал пинок поросенку с такой силой, что тот полетел, «опережая звук собственного визга». С какой силой должен был ударить поросенка герой рассказа, чтобы описанный случай произошел в действительности? Массу поросенка примем равной 5 кг, а продолжительность удара 0,01 с.

Выполняют задания.

Умение применять полученные знания к решению задач,

выполнять нахождение различных характеристик.

Р:

Умение взаимодействовать в коллективе, ориентироваться в окружающем мире .

П:

Анализ объектов с целью выделения нужных признаков.

К: Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями.

Контроль предметный

– А сейчас я предлагаю вам проверить себя «Как я усвоил содержание урока?». Для этого самостоятельно заполните пропуски (фронтальные ответы учащихся): Слайд 13

Под действием постоянной силы тело движется… равноускоренно

Если при неизменной массе тела увеличить силу в 2 раза, то ускорение увеличится… в 2 раз(а)

Если массу тела уменьшить в 4 раза, а силу, действующую на тело, увеличить в 2 раза, то ускорение увеличится в… 8 раз(а)

Проверьте себя Слайд 14

Выполните Тест – задания теста перед вами

– У кого есть вопросы по выполнению заданий теста?

– Давайте проверим правильность выполнения задания. Слайд 15

Посчитайте количество знаков «+» в своей работе.

Л:

Умение оценивать свои знания и самостоятельно работать.

П:

Самоконтроль и оценка результата своей деятельности.

Оценивание продвижение к цели, рефлексивный анализ деятельности.

Мы с вами прошли за 1 урок длинный путь познания человечества.

Что было изучено на уроке?

Какова формула, выражающая второй закон Ньютона?

Каким путем мы пришли к этому выводу?

Какова зависимость m и а?

Какова зависимость F и а?

Если на тело действует несколько сил, то какую мы выберем?

Достигли ли мы её? На все ли вопросы мы получили ответы?

Формулировку и математическую запись второго закона Ньютона.

А = F

M

Экспериментальным.

Обратно пропорциональная

Прямо пропорциональная

Равнодействующую

Анализ процесса и результата осуществляемой деятельности.

Р:

Рефлексия способов и условий действия. Оценка своей деятельности на уроке.

Л:

Владение навыками познавательной рефлексии как осознания совершаемых действий и мыслительных процессов; их результатов и оснований, границ своего знания и незнания, новых познавательных задач и средств их достижения

Домашнее задание.

Слайд 16 Дифференцированное домашнее задание:

1 уровень. Параграф 11 Упр 11 (2,3,5)

2 уровень – Параграф 11 Упр 11 (2,3,5) Составить и решить три задачи на применение второго закона Ньютона (нахождение силы, массы, ускорения), связанные с повседневной жизнью. Спасибо за урок!

Записывают домашнее задание в дневник.

Понимать задание учителя, делая выбор в выполнении домашнего задания.

П:

Умение ориентироваться в учебнике и самостоятельно отбирать нужную информацию.

Л:

Положительное отношение к уроку, понимание необходимости учения.


Презентация к уроку 2 закон Ньютона
PPTX / 226.48 Кб
И.Ньютон был признан при жизни, его авторитет был непререкаем. Однако это было не всегда так.

Биографы Ньютона рассказывают, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с лёгкостью затмил своего соперника. С того счастливого для науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого учёного.

Второй закон Ньютона: определение, уравнение и примеры

Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения импульса тела во времени равна как по величине, так и по направлению приложенной к нему силе.

Ракета, применяющая второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона в действии

Математически это означает, что . Этот закон является продолжением Первого закона Ньютона — вы могли видеть его раньше, но не узнавали. Помните, что вес описывается как .Мы наблюдаем, как все эти силы действуют на частицу, находящуюся в равновесии.

Силы, действующие на частицу

Итак, согласно диаграмме выше, мы можем приравнять к 0, потому что она находится в равновесии (то есть, когда ускорение равно 0). Но на самом деле правая часть этого уравнения всегда была .

Пока действует первый закон Ньютона. Однако, если частица начинает ускоряться, мы вводим значение ускорения, чтобы получить:


Ускорение прямо пропорционально результирующей силе и обратно пропорционально массе. Это подразумевает две вещи:

  •  Ускорение зависит от чистой силы. Если результирующая сила выше, то и ускорение будет выше.

  • Второй величиной, от которой зависит ускорение, является масса частицы. Предположим, что к двум шарам приложено 10 единиц силы, один из которых имеет массу 2 кг, а другой — 10 кг. Мяч с меньшей массой будет больше ускоряться. Чем меньше масса, тем больше ускорение, чем больше масса, тем меньше ускорение.

Единица силы в системе СИ

Теперь мы знаем, что сила равна произведению массы на ускорение,        и единицей силы в системе СИ является ньютон.


Здесь масса измеряется в килограммах (кг), а ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате (    ).

Это означает, что вы должны убедиться, что вы правильно используете единицы СИ при выполнении расчетов.

Иногда вам может понадобиться преобразовать единицы измерения, чтобы дать ответ в Ньютонах.

Рабочие примеры второго закона Ньютона

Два человека толкают автомобиль, прикладывая силы 275 Н и 395 Н вправо. Трение обеспечивает противодействующую силу 560 Н влево. Найдите ускорение автомобиля, если его масса 1850 кг.

Ответ: 

Используйте маркер, чтобы указать автомобиль, и поместите его в начало вашей системы координат с помощью y и x. Укажите силы, действующие на предмет, стрелками, указывающими соответствующее направление и величину.

    

Диаграмма свободного кузова автомобиля

 Сначала найдите общую величину силы, действующей на тело. Затем вы сможете использовать это значение для определения ускорения.


 275 + 395 -560 = 1850a

560 здесь отрицательное значение, потому что оно ясно указывает в вопросе, что это противодействующая сила. Именно поэтому на нашей диаграмме он показан в отрицательном направлении.

110 = 1850a

Разделите обе части на 1850, чтобы найти ускорение.



Автомобиль разгоняется до

У вас есть 8-килограммовый блок, и вы прикладываете силу 35 Н на запад. Блок находится на поверхности, противодействующей ему с силой 19 Н.

  1. Рассчитайте результирующую силу.

  2. Рассчитать направление коэффициента ускорения.

Ответ: Вы можете нарисовать диаграмму, чтобы наглядно представить себе ситуацию.

Блок на поверхности

  1. 35N действует в отрицательном направлении, а 19N действует в положительном направлении.Таким образом, нахождение чистой силы будет осуществляться следующим образом:

        

        

        Чистая сила здесь равна -16 Н  .

Если вас попросят найти величину силы, ваш ответ должен быть положительным числом, потому что величина вектора всегда положительна. Знак минус говорит вам о направлении силы. Таким образом, величина силы в этом примере равна 16 Н.

  1. Как только вы найдете результирующую силу, вы можете найти ускорение.


-16 = 8a


Отрицательное значение здесь говорит нам, что ускорение направлено влево. Поэтому блок тормозит.

Второй закон Ньютона и наклонные плоскости

Наклонная плоскость представляет собой наклонную поверхность, на которую можно опускать или поднимать грузы. Скорость, с которой частица ускоряется на наклонной плоскости, очень важна для степени ее наклона. Это означает, что чем больше наклон, тем больше ускорение будет у частицы.

Груз, поднимаемый наклонной плоскостью.

Если выпустить из состояния покоя частицу массой 2 кг на гладком склоне, наклоненном к горизонту под углом 20°, каково будет ускорение бруска?

Гладкий наклон (или аналогичная формулировка) говорит вам, что трение отсутствует.

Ответ: Смоделируйте это графически, чтобы упростить вычисления.

Модель наклонной плоскости

Эта схема (или аналогичная) может быть предоставлена ​​вам в вопросе.Однако вы можете изменить диаграмму, чтобы лучше понять ее. Проведите оси x и y перпендикулярно наклонной частице, чтобы определить, какие силы действуют на вашу частицу.

Пример проекции на наклонную плоскость

Как видите, единственной существенной силой, действующей на частицу, является гравитация.

А также существует угол 20° между вертикальной силой и смещенной перпендикулярной линией к частице. Это, очевидно, 20° из-за степени наклона.Если плоскость наклонена под углом 20°, угол смещения также будет равен 20°.

Поскольку мы ищем ускорение, сосредоточимся на силах, параллельных плоскости.


Теперь мы разделим силы на вертикальных и горизонтальных противников, используя тригонометрию.

2g sin20 = 2a

a = g sin20


Второй закон Ньютона ваше ускорение в метрах в секунду  

  • Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения импульса тела во времени равна как по величине, так и по направлению приложенной к нему силе.
  • Второй закон движения Ньютона математически записывается как    .
  • Наклонная плоскость представляет собой наклонную поверхность, по которой можно опускать или поднимать грузы.
  • Чем выше степень наклона наклонной плоскости, тем большим ускорением будет обладать частица.
  • Второй закон Ньютона

    Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения импульса тела во времени равна как по величине, так и по направлению приложенной к нему силе.

    Второй закон Ньютона показывает нам связь между силами и движением.

    Сила, которой обладает автомобиль, увеличивается при увеличении ускорения или массы. Это означает, что автомобиль массой 900 кг будет обладать большей силой при столкновении, чем автомобиль массой 500 кг, если бы ускорение в обоих случаях было одинаковым.

    Заключительный тест по второму закону Ньютона

    Вопрос

    Что утверждает второй закон движения Ньютона?

    Ответить

    Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения импульса тела во времени равна как по величине, так и по направлению приложенной к нему силе.

    Вопрос

    Что такое единица силы в СИ?

    Вопрос

    От каких двух количественных факторов зависит сила?

    Вопрос

    Наклонная поверхность, по которой можно опускать или поднимать грузы, называется . .. …

    Вопрос

    Как определить направление вектора силы, выраженное в ньютонах?

    Ответить

    По знаку перед ним. Положительная сила движется к востоку от графика, а отрицательная — к западу.

    Вопрос

    В чем измеряется масса по отношению к силе?

    Вопрос

    Какова одна из причин важности второго закона Ньютона?

    Ответить

    Второй закон Ньютона показывает нам связь между силами и движением.

    Вопрос

    Сколько из них являются примерами второго закона Ньютона?

    • Толкание тележки.

    • Запуск ракеты.

    • Автокатастрофа.

    Вопрос

    Сила объекта прямо пропорциональна его массе и ускорению. Какой закон Ньютона описывает это утверждение?

    Ответить

    Второй закон Ньютона.

    Вопрос

    Масса равна весу?

    Ответить

    №Масса – это количество вещества частицы, а вес – это гравитационная сила притяжения объекта.

    Вопрос

    Какое применение второго закона Ньютона к ракетам?

    Ответить

    Необходимо будет измерить массу ракет, чтобы узнать, какая сила потребуется для ускорения.

    Вопрос

    Как называется второй закон движения Ньютона?

    Ответить

    Закон силы и ускорения

    О модификациях второго закона Ньютона и линейной континуальной эластодинамики

    В этой статье мы предлагаем новую точку зрения, в которой второй закон Ньютона заменен более общим законом, который является лучшим приближением для описания движения кажущихся твердыми макроскопических тел . Мы подтверждаем вывод Уиллиса о том, что плотность тела при данной частоте колебаний может быть анизотропной. Связь между силой и ускорением нелокальна (но причинна) во времени. И наоборот, для каждой функции отклика, удовлетворяющей этим свойствам и имеющей соответствующий высокочастотный предел, существует модель, реализующая эту функцию отклика. Во многих случаях различия между вторым законом Ньютона и новым законом невелики, но есть обстоятельства, например, в специально разработанных композитных материалах, где разница огромна.Для тел, которые на первый взгляд не являются жесткими, континуальные уравнения эластодинамики управляют поведением и также нуждаются в модификации. Представленные здесь модифицированные версии этих уравнений являются обобщением уравнений, предложенных Уиллисом для описания эластодинамики в композиционных материалах. Утверждается, что эти новые наборы уравнений могут применяться ко всем физическим материалам, а не только к композитам. Уравнения Уиллиса управляют поведением среднего поля смещения, тогда как один набор новых уравнений управляет поведением средневзвешенного поля смещения, где взвешенное поле смещения может придавать нулевой вес «скрытым» областям в материале, где смещение может быть ненаблюдаемый или неопределенный. Зная средневзвешенное поле перемещений, можно получить приближенную формулу для усредненной по ансамблю плотности энергии. Два других набора новых уравнений управляют поведением, когда микроструктура имеет микроинерцию, то есть когда внутренние вращающиеся массы находятся ниже выбранного масштаба моделирования сплошной среды. В первом наборе предполагается наблюдаемым среднее поле перемещений, а во втором наборе – средневзвешенное поле перемещений.

    Каково применение второго закона движения Ньютона? – Кухня

    Второй закон движения Ньютона гласит, что ускорение (набор скорости) происходит, когда сила действует на массу (объект) .Езда на велосипеде — хороший пример действия этого закона движения. Когда вы нажимаете на педали, ваш велосипед ускоряется. Вы увеличиваете скорость велосипеда, прилагая усилие к педалям.

    Каковы приложения закона движения?

    Согласно первому закону объект не изменит своего движения, если на него не действует сила. Во втором законе сила, действующая на объект, равна произведению его массы на его ускорение. В третьем законе при взаимодействии двух тел они прикладывают друг к другу силы равной величины и противоположного направления.

    Каков реальный пример 2-го закона движения Ньютона?

    Примеры 2-го закона Ньютона  Если вы используете одну и ту же силу, чтобы толкать грузовик и автомобиль, автомобиль будет иметь большее ускорение, чем грузовик, потому что автомобиль имеет меньшую массу.  Пустую тележку толкать легче, чем полную, потому что полная тележка имеет большую массу, чем пустая.

    Каковы применения первого закона движения Ньютона?

    Первый закон движения Ньютона Примеры из повседневной жизни Пристегивание ремня безопасности в автомобиле во время вождения является примером закона движения Ньютона 1 st .Если произойдет авария или если автомобиль внезапно затормозит, тело будет стремиться продолжить свою инерцию и двигаться вперед, что, вероятно, окажется фатальным.

    Что такое второй закон Ньютона класса движения 9?

    Второй закон движения Ньютона гласит, что скорость изменения количества движения объекта пропорциональна приложенной неуравновешенной силе в направлении силы. т. е. F=ma. Где F — приложенная сила, m — масса тела, a — создаваемое ускорение.

    Назовите 2 примера второго закона Ньютона?

    Ниже приведены некоторые примеры второго закона движения Ньютона: если вы используете одну и ту же силу, чтобы толкать грузовик и автомобиль, автомобиль будет иметь большее ускорение, чем грузовик, потому что автомобиль имеет меньшую массу. При езде на велосипеде велосипед действует как масса, а наши мышцы ног, нажимающие на педали велосипеда, представляют собой силу.

    Как можно применить законы Ньютона в повседневной жизни?

    Мы всегда видим применение второго закона Ньютона в повседневной жизни, когда пытаемся сдвинуть объект с места, например, останавливаем катящийся по земле движущийся мяч или толкаем мяч, чтобы заставить его двигаться.Уменьшение веса гоночных автомобилей для увеличения их скорости.

    Что говорит второй закон движения?

    Второй закон Ньютона гласит, что когда на массивное тело действует постоянная сила, она заставляет его ускоряться, т. е. изменять свою скорость с постоянной скоростью. В простейшем случае сила, приложенная к покоящемуся объекту, заставляет его ускоряться в направлении действия силы.

    Почему важен второй закон Ньютона?

    Второй закон движения Ньютона F=ma очень важен, потому что он показывает взаимосвязь между силами и движением.Он позволяет рассчитать ускорение (и, следовательно, скорость и положение) объекта с известными силами. Это невероятно ценно для ученых, инженеров, изобретателей и т. д.

    Какое применение третьего закона Ньютона?

    Примеры третьего закона движения Ньютона встречаются повсеместно в повседневной жизни. Например, когда вы прыгаете, ваши ноги прилагают силу к земле, а земля прикладывает равную и противоположную силу реакции, которая подбрасывает вас в воздух. Инженеры применяют третий закон Ньютона при проектировании ракет и других метательных устройств.

    Как называется второй закон Ньютона?

    Чтобы понять это, мы должны использовать второй закон Ньютона – закон ускорения (ускорение = сила/масса). Второй закон Ньютона гласит, что ускорение объекта прямо пропорционально чистой силе и обратно пропорционально его массе. Ускорение объекта зависит от двух вещей: силы и массы.

    4.7 Дальнейшие применения законов движения Ньютона – College Physics

    На рис. 3 показан мужчина весом 75,0 кг (вес около 165 фунтов), стоящий на напольных весах в лифте.2}[/latex], и (b) если лифт движется вверх с постоянной скоростью 1 м/с.

    Рис. 3. (а) Различные силы, действующие, когда человек стоит на напольных весах в лифте. Стрелки приблизительно соответствуют моменту, когда лифт ускоряется вверх — пунктирные стрелки представляют силы, слишком большие для масштабирования. T – натяжение несущего троса, w – вес человека, w s – вес весов, w e – вес лифта, F s — сила весов на человека, F p — сила человека на весы, F t — сила весов на пол лифта, N — сила пола вверх по шкале. (b) Диаграмма свободного тела показывает только внешние силы, действующие на обозначенную интересующую систему — человека.

    Стратегия

    Если весы точны, их показания будут равны[latex]\boldsymbol{F_{\textbf{p}}},[/latex]величине силы, которую человек прилагает к ним вниз. На рис. 3(а) показаны многочисленные силы, действующие на лифт, весы и человека. Это делает эту одномерную проблему гораздо более сложной, чем если бы человек был выбран в качестве интересующей системы, а диаграмма свободного тела была нарисована, как на рис. 3(b).Анализ диаграммы свободного тела с использованием законов Ньютона может дать ответы на обе части (а) и (б) этого примера, а также на некоторые другие вопросы, которые могут возникнуть. Единственными силами, действующими на человека, являются его вес[latex]\textbf{w}[/latex] и восходящая сила весов[latex]\textbf{F}_{\textbf{s}}.[/latex] Согласно третьему закону Ньютона [latex]\textbf{F}_{\textbf{p}}[/latex] и [latex]\textbf{F}_{\textbf{s}}[/latex] равны по модулю и в противоположном направлении, поэтому нам нужно найти[латекс]\жирныйсимвол{F_{\textbf{s}}}[/латекс], чтобы найти показания шкалы. Мы можем сделать это, как обычно, применив второй закон Ньютона

    .

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=ma.}[/латекс]

    Из диаграммы свободного тела видно, что [латекс]\жирный символ{F_{\textbf{net}}=F_{\textbf{s}}-w},[/latex]так что

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}-w=ma.}[/латекс]

    Решение для[latex]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}}[/latex] дает уравнение только с одним неизвестным:

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=ma+w,}[/латекс]

    или, потому что [латекс]\boldsymbol{w=mg},[/латекс]просто

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=ма+мг.2),}[/латекс]

    дает

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=825\textbf{N}.}[/латекс]

    Обсуждение для (а)

    Это около 185 фунтов. Что бы показали весы, если бы он был неподвижен? Поскольку его ускорение было бы равно нулю, сила весов была бы равна его весу:

    .

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=ma=0=F_{\textbf{s}}-w}[/latex]

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=w=мг}[/латекс]

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=(75. 2)}[/латекс]

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=735\textbf{N}.}[/латекс]

    Итак, показания весов в лифте больше, чем его вес 735-N (165 фунтов). Это означает, что весы давит на человека с силой, превышающей его вес, как и должно быть, чтобы ускорить его движение вверх. Очевидно, что чем больше ускорение лифта, тем выше показания шкалы, что согласуется с тем, что вы чувствуете при быстром ускорении по сравнению с медленно ускоряющимся лифтом.

    Решение для (b)

    Что происходит, когда лифт достигает постоянной скорости подъема? Будут ли весы по-прежнему показывать больше, чем его вес? Для любой постоянной скорости — вверх, вниз или в стационарном состоянии — ускорение равно нулю, потому что[латекс]\жирный символ{а=\фракция{\Delta{v}}{\Delta{t}}},[/latex]и[латекс] \boldsymbol{\Дельта{v}=0}.2),}[/латекс]

    что дает

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{s}}=735\textbf{N}.}[/латекс]

    Обсуждение для (б)

    Показания весов 735 Н, что соответствует весу человека. Это будет иметь место всякий раз, когда лифт имеет постоянную скорость — движется вверх, движется вниз или стоит на месте.

    Концепция системы – Колледж физики главы 1-17

    Резюме

    • Определить результирующую силу, внешнюю силу и систему.
    • Поймите второй закон движения Ньютона.
    • Примените второй закон Ньютона, чтобы определить вес объекта.

    Второй закон движения Ньютона тесно связан с первым законом движения Ньютона. Он математически устанавливает причинно-следственную связь между силой и изменениями в движении. Второй закон Ньютона носит более количественный характер и широко используется для расчета того, что происходит в ситуациях, связанных с силой. Прежде чем мы сможем записать второй закон Ньютона в виде простого уравнения, определяющего точное соотношение между силой, массой и ускорением, нам нужно уточнить некоторые уже упомянутые идеи.

    Во-первых, что мы подразумеваем под изменением движения? Ответ заключается в том, что изменение движения эквивалентно изменению скорости. Изменение скорости означает, по определению, что имеется ускорение . Первый закон Ньютона гласит, что результирующая внешняя сила вызывает изменение движения; таким образом, мы видим, что результирующая внешняя сила вызывает ускорение .

    Сразу возникает другой вопрос. Что мы понимаем под внешней силой? Интуитивное представление о внешнем верно — внешняя сила действует из-за пределов интересующей системы .Например, на рис. 1(а) интересующей нас системой является повозка плюс ребенок в ней. Две силы, действующие со стороны других детей, являются внешними силами. Между элементами системы действует внутренняя сила. Снова взглянув на рисунок 1 (а), сила, которую ребенок в тележке прилагает, чтобы повиснуть на тележке, является внутренней силой между элементами интересующей системы. Только внешние силы влияют на движение системы в соответствии с первым законом Ньютона. (Внутренние силы на самом деле сокращаются, как мы увидим в следующем разделе. ) Вы должны определить границы системы , прежде чем сможете определить , какие силы являются внешними . Иногда система очевидна, тогда как в других случаях определение границ системы является более тонким. Понятие системы является фундаментальным для многих областей физики, как и правильное применение законов Ньютона. К этой концепции мы будем возвращаться много раз в нашем путешествии по физике.

    Рис. 1. Различные силы, действующие на одну и ту же массу, вызывают различные ускорения.а) Двое детей толкают тележку с ребенком. Показаны стрелки, представляющие все внешние силы. Система интереса — это повозка и ее всадник. Вес w системы и опора основания N также показаны для полноты и предполагаются нейтрализующими. Вектор f представляет трение, действующее на вагон, и он действует слева, противодействуя движению вагона. (b) Все внешние силы, действующие на систему, складываются вместе, чтобы создать результирующую силу F нетто . Диаграмма свободного тела показывает все силы, действующие на интересующую систему. Точка представляет собой центр масс системы. Каждый вектор силы простирается от этой точки. Поскольку справа действуют две силы, мы рисуем векторы коллинеарно. (c) Большая результирующая внешняя сила создает большее ускорение ( a’>a ), когда взрослый толкает ребенка.

    Теперь кажется разумным, что ускорение должно быть прямо пропорционально и иметь то же направление, что и чистая (полная) внешняя сила, действующая на систему.Это предположение было подтверждено экспериментально и показано на рис. 1. В части (а) меньшая сила вызывает меньшее ускорение, чем большая сила, показанная в части (в). Для полноты показаны также вертикальные силы; предполагается, что они компенсируются, поскольку ускорение в вертикальном направлении отсутствует. Вертикальные силы — это вес[латекс]\textbf{w}[/латекс]и поддержка земли[латекс]\текстбф{N},[/латекс]и горизонтальная сила[латекс]\текстбф{ф}[ /латекс] представляет собой силу трения. Они будут обсуждаться более подробно в следующих разделах. Сейчас мы определим трение как силу, противодействующую движению соприкасающихся объектов относительно друг друга. На рис. 1(b) показано, как векторы, представляющие внешние силы, складываются вместе, образуя результирующую силу,[latex]\textbf{F}_{\textbf{net}}.[/latex]

    Чтобы получить уравнение для второго закона Ньютона, мы сначала запишем отношение ускорения и чистой внешней силы в виде пропорциональности

    [латекс]\boldsymbol{\textbf{a}\propto\textbf{F}_{\textbf{net}}},[/latex]

    , где символ [латекс]\жирныйсимвол{\пропто}[/латекс]означает «пропорциональный», а[латекс]\текстбф{Ф}_{\текстбф{нет}}[/латекс]является чистой внешней силой.(Чистая внешняя сила представляет собой векторную сумму всех внешних сил и может быть определена графически, используя метод «голова к хвосту», или аналитически, используя компоненты. Методы такие же, как и для добавления других векторов, и рассматриваются в главе 3 «Двумерная кинематика». ) Эта пропорциональность утверждает то, что мы сказали словами: ускорение прямо пропорционально суммарной внешней силе . После выбора интересующей системы важно определить внешние силы и игнорировать внутренние.Не учитывать многочисленные внутренние силы, действующие между объектами внутри системы, такие как мышечные силы в теле ребенка, не говоря уже о бесчисленных силах между атомами в объектах, — это огромное упрощение, но, делая это, мы можем легко решить некоторые очень сложные задачи с минимальной ошибкой благодаря нашему упрощению

    Теперь также кажется разумным, что ускорение должно быть обратно пропорционально массе системы. Другими словами, чем больше масса (инерция), тем меньше ускорение, создаваемое данной силой.И действительно, как показано на рис. 2, та же внешняя сила, приложенная к автомобилю, создает гораздо меньшее ускорение, чем при приложении к баскетбольному мячу. Пропорциональность записывается как

    [латекс]\boldsymbol{\textbf{a}\:\propto}[/латекс][латекс]\boldsymbol{\frac{1}{m}}[/латекс]

    , где[латекс]\boldsymbol{m}[/латекс] — масса системы. Эксперименты показали, что ускорение точно обратно пропорционально массе, так же как оно точно линейно пропорционально суммарной внешней силе.

    Рис. 2. Одна и та же сила, действующая на системы с разной массой, создает разные ускорения. а) Баскетболист толкает мяч, чтобы сделать передачу. (Влияние силы тяжести на мяч игнорируется.) (b) Тот же игрок прикладывает такую ​​же силу к заглохшему внедорожнику и создает гораздо меньшее ускорение (даже если трением можно пренебречь). (c) Диаграммы свободного тела идентичны, что позволяет проводить прямое сравнение двух ситуаций. Ряд паттернов для диаграммы свободного тела появится по мере того, как вы будете решать больше задач.

    Было обнаружено, что ускорение объекта зависит только от чистой внешней силы и массы объекта. Объединение двух только что приведенных пропорций дает второй закон движения Ньютона.

    ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

    Ускорение системы прямо пропорционально суммарной внешней силе, действующей на систему, и имеет то же направление, что и обратно пропорционально ее массе.

    В форме уравнения второй закон Ньютона равен

    .

    [латекс]\boldsymbol{\textbf{a}\:=}[/latex][латекс]\boldsymbol{\frac{\textbf{F}_{\textbf{net}}}{m}}.[/латекс]

    Это часто записывается в более привычной форме

    .

    [латекс]\boldsymbol{\textbf{F}_{\textbf{net}}=m}\textbf{a}.[/latex]

    Когда учитываются только величина силы и ускорения, это уравнение просто

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=ma}.[/латекс]

    Хотя последние два уравнения на самом деле одинаковы, первое дает более полное представление о том, что означает второй закон Ньютона. Закон представляет собой причинно-следственную связь между тремя величинами, которая не просто основана на их определениях.2}.[/латекс]

    В то время как почти во всем мире в качестве единицы силы используется ньютон, в Соединенных Штатах наиболее распространенной единицей силы является фунт (фунт), где 1 Н = 0,225 фунта.

    Когда объект падает, он ускоряется к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что результирующая сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, результирующая сила, действующая на падающий объект, представляет собой гравитационную силу, обычно называемую его весом [латекс]\textbf{w}.[/latex]Вес может быть обозначен как вектор[latex]\textbf{w}[/latex], поскольку он имеет направление; вниз — это, по определению, направление силы тяжести, и, следовательно, вес — это направленная вниз сила. Величина веса обозначается как[latex]\boldsymbol{w}.[/latex]Галилей сыграл важную роль в демонстрации того, что в отсутствие сопротивления воздуха все объекты падают с одинаковым ускорением[latex]\boldsymbol{g}. [/latex]Используя результат Галилея и второй закон Ньютона, мы можем вывести уравнение для веса.

    Рассмотрим объект с массой[латекс]\жирныйсимвол{м}[/латекс], падающий вниз к Земле.На него действует только нисходящая сила тяжести, которая имеет величину[latex]\boldsymbol{w}. [/latex]Второй закон Ньютона гласит, что величина чистой внешней силы, действующей на объект, равна[latex]\boldsymbol{F_{\ textbf{net}}=ma}.[/latex]

    Поскольку на объект действует только направленная вниз сила тяжести,[латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=w}.[/latex]Мы знаем, что ускорение объекта под действием силы тяжести равно[латекс]\ boldsymbol{g},[/latex]или[latex]\boldsymbol{a=g}.[/latex]Подстановка их во второй закон Ньютона дает

    ВЕС

    Это уравнение для веса — силы тяжести на массе[латекс]\boldsymbol{m}:[/латекс]

    [латекс]\boldsymbol{w=mg}.2)=9.8\textbf{N}.}[/латекс]

    Напомним, что [latex]\boldsymbol{g}[/latex] может принимать положительное или отрицательное значение в зависимости от положительного направления в системе координат. Обязательно учитывайте это при решении задач с весом.

    Когда чистая внешняя сила, действующая на объект, равна его весу, мы говорим, что он находится в свободном падении . То есть единственная сила, действующая на объект, — это сила тяжести. В реальном мире, когда объекты падают вниз к Земле, они никогда не находятся в состоянии свободного падения, потому что на объект всегда действует восходящая сила воздуха.2}.[/latex] Таким образом, масса в 1,0 кг имеет вес 9,8 Н на Земле и всего около 1,7 Н на Луне.

    Самое широкое определение веса в этом смысле состоит в том, что вес объекта есть гравитационная сила, действующая на него со стороны ближайшего большого тела , такого как Земля, Луна, Солнце и так далее. Это наиболее распространенное и полезное определение веса в физике. Однако оно резко отличается от определения веса, используемого НАСА и популярными средствами массовой информации в связи с космическими путешествиями и исследованиями.Когда они говорят о «невесомости» и «микрогравитации», они на самом деле имеют в виду явление, которое в физике называется «свободным падением». Мы воспользуемся приведенным выше определением веса и проведем тщательное различие между свободным падением и действительной невесомостью.

    Важно знать, что вес и масса — очень разные физические величины, хотя и тесно связанные между собой. Масса — это количество материи (сколько «вещества») и не меняется в классической физике, тогда как вес — это гравитационная сила, которая зависит от гравитации.Заманчиво приравнять их, поскольку большинство наших примеров происходят на Земле, где вес объекта лишь немного зависит от местоположения объекта. Кроме того, термины масса и масса используются в повседневном языке взаимозаменяемо; например, наши медицинские записи часто показывают наш «вес» в килограммах, но никогда в правильных единицах измерения — ньютонах.

    РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ: МАССА VS. ВЕС


    Масса и вес часто используются как синонимы в повседневном языке.Однако в науке эти термины резко отличаются друг от друга. Масса — это мера того, сколько материи содержится в объекте. Типичной мерой массы является килограмм (или «слаг» в английских единицах измерения). Вес, с другой стороны, является мерой силы тяжести, действующей на объект. Вес равен массе объекта ([latex]\boldsymbol{m}[/latex]), умноженной на ускорение свободного падения ([latex]\boldsymbol{g}[/latex]). Как и любая другая сила, вес измеряется в ньютонах (или фунтах в английских единицах измерения).2}[/латекс]). Если вы измерите свой вес на Земле, а затем измерите свой вес на Луне, вы обнаружите, что «весите» намного меньше, даже если вы не выглядите стройнее. Это связано с тем, что на Луне сила гравитации слабее. На самом деле, когда люди говорят, что они «худеют», они на самом деле имеют в виду, что теряют «массу» (что, в свою очередь, заставляет их весить меньше).

    ВОЗМОЖНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ: МАСС И ВЕС


    Что измеряют напольные весы? Когда вы встаете на напольные весы, что происходит с весами? Это слегка угнетает.Весы содержат пружины, которые сжимаются пропорционально вашему весу, подобно резиновым лентам, которые растягиваются при натяжении. Пружины обеспечивают меру вашего веса (для объекта, который не ускоряется). Это сила в ньютонах (или фунтах). В большинстве стран измерение делится на 9,80, чтобы получить показание в единицах массы килограммов. Весы измеряют вес, но откалиброваны для предоставления информации о массе. Стоя на весах в ванной, нажмите на стол рядом с вами. Что происходит с чтением? Почему? Измерят ли ваши весы ту же «массу» на Земле, что и на Луне?

     

    Пример 1. Какое ускорение может создать человек, толкая газонокосилку?

    Предположим, что чистая внешняя сила (толчок минус трение), действующая на газонокосилку, равна 51 Н (около 11 фунтов) параллельно земле.Масса косилки 24 кг. Каково его ускорение ?

    Рисунок 3. Чистая сила, действующая на газонокосилку, направлена ​​вправо на 51 Н. С какой скоростью газонокосилка ускоряется вправо?

    Стратегия

    Поскольку даны [латекс]\textbf{F}_{\textbf{net}}[/latex] и [латекс]\boldsymbol{m}[/latex], ускорение можно рассчитать непосредственно из второго закона Ньютона, как указано in[латекс]\boldsymbol{\textbf{F}_{\textbf{net}}=m\textbf{a}}. [/latex]

    Раствор

    Величина ускорения[latex]\boldsymbol{a}[/latex] равна[latex]\boldsymbol{a=\frac{F_{\textbf{net}}}{m}}.2.}[/латекс]

    Обсуждение

    Направление ускорения совпадает с направлением чистой силы, которая параллельна земле. В этом примере нет информации об отдельных внешних силах, действующих на систему, но мы можем кое-что сказать об их относительных величинах. Например, сила, действующая на человека, толкающего косилку, должна быть больше, чем трение, противодействующее движению (поскольку мы знаем, что косилка движется вперед), а вертикальные силы должны уравновешиваться, если не должно быть ускорения в вертикальном направлении (ускорение в вертикальном направлении). косилка движется только горизонтально).Найденное ускорение достаточно мало, чтобы быть приемлемым для человека, толкающего косилку. Такое усилие не продлится слишком долго, потому что человек скоро достигнет максимальной скорости.

    Пример 2: Какая ракетная тяга ускоряет эти сани?

    До пилотируемых космических полетов ракетные сани использовались для испытаний самолетов, ракетного оборудования и физиологических воздействий на людей на высоких скоростях. Они состояли из платформы, установленной на одном или двух рельсах и приводившейся в движение несколькими ракетами.2},[/latex]масса системы 2100 кг, а сила трения, противодействующая движению, известна как 650 Н.

    Рис. 4. На сани действует реактивная тяга, которая ускоряет их вправо. Каждая ракета создает идентичную тягу Т . Как и в других ситуациях, когда есть только горизонтальное ускорение, вертикальные силы компенсируются. Земля воздействует на систему направленной вверх силой Н , равной по величине и противоположной по направлению ее весу, w .Система здесь — это сани, их ракеты и всадник, поэтому никакие силы между этими объектами не учитываются. Стрелка, обозначающая трение ( f ), нарисована больше масштаба.

    Стратегия

    Хотя существуют силы, действующие вертикально и горизонтально, мы предполагаем, что вертикальные силы компенсируются, так как нет вертикального ускорения. Это оставляет нам только горизонтальные силы и более простую одномерную задачу. Направления обозначаются знаками плюс или минус, где право считается положительным направлением.См. диаграмму свободного тела на рисунке.

    Раствор

    Поскольку ускорение, масса и сила трения заданы, начнем со второго закона Ньютона и будем искать способы найти тягу двигателей. Поскольку мы определили направление силы и ускорения как действующие «вправо», нам нужно учитывать в расчетах только величины этих величин. Следовательно, мы начинаем с

    [латекс] \boldsymbol {F _ {\ textbf {net}} = ma}, [/ латекс]

    , где[латекс]\жирныйсимвол{F_{\textbf{net}}}[/латекс]нетто — результирующая сила в горизонтальном направлении.Из рис. 4 видно, что тяга двигателя добавляется, а трение противодействует тяге. В форме уравнения чистая внешняя сила равна

    .

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=4T-f}[/латекс].

    Подставляя это во второй закон Ньютона, получаем

    [латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}=ma=4T-f}. 2)+650\textbf{N}}.4\textbf{N}}.[/латекс]

    Обсуждение

    Цифры довольно большие, поэтому результат может вас удивить. Подобные эксперименты проводились в начале 1960-х годов для проверки пределов человеческой выносливости и установки, предназначенной для защиты людей при аварийном катапультировании реактивного истребителя. Были получены скорости 1000 км/ч, с ускорениями 45 г с. (Напомним, что [латекс]\boldsymbol{g},[/latex]ускорение свободного падения равно [латекс]\boldsymbol{9.2}[/latex].) Хотя живые объекты больше не используются, на ракетных салазках была получена наземная скорость 10 000 км/ч. В этом примере, как и в предыдущем, интересующая система очевидна. В последующих примерах мы увидим, что выбор интересующей системы имеет решающее значение, и этот выбор не всегда очевиден.

    Второй закон движения Ньютона — это больше, чем определение; это отношение между ускорением, силой и массой. Это может помочь нам делать прогнозы. Каждая из этих физических величин может быть определена независимо, поэтому второй закон говорит нам нечто основное и универсальное о природе.В следующем разделе представлен третий и последний закон движения.

     

    Резюме раздела

    Концептуальные вопросы

    1: Какое утверждение верно? а) Суммарная сила вызывает движение. (b) Суммарная сила вызывает изменение движения. Объясните свой ответ и приведите пример.

    2: Почему мы можем пренебречь силами, такими как те, которые удерживают тело вместе, когда мы применяем второй закон движения Ньютона?

    3: Объясните, как выбор «системы интереса» влияет на то, какие силы необходимо учитывать при применении второго закона движения Ньютона.

    4: Опишите ситуацию, в которой результирующая внешняя сила, действующая на систему, отлична от нуля, но ее скорость остается постоянной.

    5: Система может иметь ненулевую скорость, в то время как результирующая внешняя сила, действующая на нее , равна нулю. Опишите такую ​​ситуацию.

    6: Камень брошен прямо вверх. Какова чистая внешняя сила, действующая на камень, когда он находится в верхней части своей траектории?

    7: а) Приведите пример, когда на одну и ту же систему действуют разные суммарные внешние силы, вызывающие разные ускорения.(b) Приведите пример, когда одна и та же результирующая внешняя сила действует на системы с разными массами, создавая разные ускорения. в) Какой закон точно описывает оба эффекта? Сформулируйте это словами и в виде уравнения.

    8: Если ускорение системы равно нулю, то не действуют ли на нее внешние силы? А внутренние силы? Объясните свои ответы.

    9: Если к объекту приложена постоянная ненулевая сила, что можно сказать о скорости и ускорении объекта?

    10: Сила тяжести, действующая на баскетбольный мяч на рисунке 2, не учитывается. 2}.[/latex]Какова чистая внешняя сила, действующая на него?

    2: Если спринтер из предыдущей задачи разгоняется с такой скоростью на протяжении 20 м, а затем сохраняет эту скорость до конца бега на 100 м, каково будет его время в забеге?

    3: Уборщик толкает тележку для белья массой 4,50 кг так, что результирующая внешняя сила, действующая на нее, равна 60,0 Н. Вычислите величину ее ускорения.

    4: Поскольку астронавты на орбите явно невесомы, необходим умный метод измерения их массы, чтобы контролировать их прирост или потерю массы для корректировки диеты.2}.[/latex](a) Рассчитайте ее массу. (b) Воздействуя на космонавта силой, транспортное средство, в котором они вращаются, испытывает равную и противоположную силу. Обсудите, как это повлияет на измерение ускорения космонавта. Предложите способ предотвращения отдачи автомобиля.

    5: На рисунке 3 чистая внешняя сила, действующая на 24-килограммовую косилку, равна 51 Н. Если сила трения, противодействующая движению, равна 24 Н, какая сила[латекс]\boldsymbol{F}[/ латекс] (в ньютонах) человек воздействует на газонокосилку? Предположим, косилка движется со скоростью 1.4\text{ N}},[/latex]а известно, что сила трения, противодействующая движению, равна 650 Н. (b) Почему ускорение не составляет 1/4 от того, что имеет место при горении всех ракет?

    Рисунок 6.

    8: Чему равно замедление салазок ракеты, если они остановятся за 1,1 с со скорости 1000 км/ч? (Такое замедление привело к тому, что один испытуемый потерял сознание и временно ослеп.)

    9: Предположим, что двое детей толкают горизонтально, но точно в противоположных направлениях, третьего ребенка в тележке.На первого ребенка действует сила 75,0 Н, на второго — 90,0 Н, сила трения — 12,0 Н, а масса третьего ребенка вместе с тележкой — 23,0 кг. а) Какова система процентов, если нужно рассчитать ускорение ребенка в тележке? (b) Нарисуйте диаграмму свободного тела, включая все силы, действующие на систему. в) Рассчитайте ускорение. г) Каким было бы ускорение, если бы трение было равно 15,0 Н?

    10: Мощный мотоцикл может развивать ускорение [латекс]\boldsymbol{3.2}[/latex]при движении со скоростью 90,0 км/ч. При этой скорости силы, препятствующие движению, включая трение и сопротивление воздуха, составляют в сумме 400 Н. (Сопротивление воздуха аналогично трению воздуха. Оно всегда противодействует движению объекта.) чтобы произвести его ускорение, если масса мотоцикла с водителем 245 кг?

    11: Ракетные салазки, показанные на рис. 7, разгоняются со скоростью [латекс]\boldsymbol{49.2}.[/latex]Его пассажир имеет массу 75,0 кг. а) Рассчитайте горизонтальную составляющую силы, с которой сиденье действует на его тело. Сравните это с его весом, используя соотношение. (b) Рассчитайте направление и величину общей силы, с которой сиденье действует на его тело.

    Рис. 7.

    12: Повторите предыдущую задачу для ситуации, когда салазки ракеты замедляются со скоростью[latex]\boldsymbol{201\textbf{ м/с}2}. [/latex]В этой задаче силы равны под действием ремня безопасности и ремня безопасности.

    13: Вес космонавта плюс его скафандр на Луне всего 250 Н. Сколько они весят на Земле? Какова масса Луны? На земле?

    14: Допустим, масса полностью загруженного модуля, в котором космонавты взлетают с Луны, составляет 10 000 кг. Тяга его двигателей 30 000 Н. а) Рассчитайте величину его ускорения при вертикальном взлете с Луны. б) Мог ли он взлететь с Земли? Если нет, то почему? Если бы он мог, рассчитайте величину его ускорения.

     

    Глоссарий

    ускорение
    скорость, с которой скорость объекта изменяется в течение определенного периода времени
    свободное падение
    ситуация, в которой единственной силой, действующей на объект, является сила тяжести
    трение
    сила, приложенная друг к другу соприкасающимися объектами; примеры включают шероховатые поверхности и сопротивление воздуха
    чистая внешняя сила
    векторная сумма всех внешних сил, действующих на объект или систему; заставляет массу ускоряться
    Второй закон Ньютона
    результирующая внешняя сила[латекс]\boldsymbol{F_{\textbf{net}}}[/latex]действующая на объекте с массой[латекс]\boldsymbol{m}[/latex] пропорциональна и действует в том же направлении, что и ускорение объекта,[latex]\textbf{a},[/latex]и обратно пропорциональное массе; определяется математически как [латекс]\boldsymbol{\textbf{a}=\frac{F_{\textbf{net}}}{m}}[/latex]
    система
    определяется границами объекта или совокупности наблюдаемых объектов; все силы, исходящие извне системы, считаются внешними силами
    вес
    сила[латекс]\textbf{w}[/латекс], обусловленная силой тяжести, действующей на объект массы[латекс]\жирныйсимвол{м};[/латекс], определяемый математически как:[латекс]\жирныйсимвол{\текстбф{ w}=m\textbf{g}},[/latex]где[latex]\textbf{g}[/latex] — величина и направление ускорения свободного падения

    Решения

    Задачи и упражнения

    1:

    265 Н

    3:

    [латекс]\boldsymbol{13. 3\textbf{N},\:150\textbf{кг},\:150\textbf{кг}}[/латекс]

     

     

    Объяснение урока: Применение второго закона Ньютона: горизонтальный шкив

    В этом объяснении мы научимся решать задачи о движении двух тел, соединенных струной, проходящей через гладкий шкив, где одно находится на горизонтальном столе.

    Рассмотрим два тела, соединенных струной, проходящей через шкив, прикрепленный к краю горизонтальной поверхности, причем одно из тел находится на поверхности, а другое свободно подвешено на струне, как показано на следующем рисунке. .

    Если поверхность гладкая, а масса струны и сила, необходимая для вращения шкива, пренебрежимо малы, ускорение тел зависит только от веса подвешенного тела, натяжения струны и массы тел, как показано на следующем рисунке.

    Ускорение тела можно определить из второго закона Ньютона. Давайте определим это.

    Определение: Второй закон движения Ньютона

    Когда на тело действует результирующая сила, тело ускоряется в направлении силы. Величина ускорения зависит от величины силы и массы тела по формуле 𝐹=𝑚𝑎, где 𝑚 — масса тела, а 𝑎 — ускорение тела.

    В предположении, что струна натянута и не может деформироваться, ускорения тел должны быть равными. Из сил и масс, показанных на рисунке, видно, что ускорение тела на поверхности 𝑎 определяется выражением 𝑎=𝑇𝑚.

    Ускорение подвешенного тела 𝑎 определяется выражением 𝑎=𝑊−𝑇𝑚, куда 𝑎=𝑎=𝑎 а также 𝑊=𝑚𝑔.

    Следовательно, натяжение струны определяется выражением 𝑇=𝑚𝑎=𝑚(𝑔−𝑎).

    Рассмотрим пример такого расположения.

    Пример 1. Нахождение натяжения нити, соединяющей массу на столе с вертикально подвешенной массой через шкив

    К противоположным концам легкой нерастяжимой нити, проходящей через гладкий шкив, прикрепленный к краю гладкого горизонтального стола. Тело большей массы помещалось на гладкий стол, а тело меньшей массы висело вертикально под шкивом.Определить натяжение нити, учитывая, что ускорение свободного падения 𝑔=9,8/мс.

    Ответ

    Если масса тела на поверхности определяется как 𝑚, а масса подвешенного тела определяется как 𝑚, формула 𝑇=𝑚𝑎=𝑚(𝑔−𝑎) дает значение 𝑇, так как тела имеют одинаковые ускорения.

    Действующие силы показаны на следующем рисунке.

    Натяжение струны можно определить с помощью 𝑇=16,5𝑎 или 𝑇=15(9,8−𝑎); но в любом случае сначала необходимо определить значение 𝑎.Значение a можно определить, приравняв два приведенных выше уравнения: 16,5𝑎=15(9,8−𝑎)16,5𝑎=147−15𝑎𝑎(16,5+15)=147𝑎=143/.ms

    𝑇=16,5𝑎 дает нам 𝑇=16,5143=77.N

    Рассмотрим теперь пример определения силы, действующей на шкив из-за натяжения струны, прикрепленной к двум телам.

    Пример 2. Определение силы, действующей на шкив, соединяющий тело на гладкой поверхности с вертикально подвешенным телом

    Тело помещено на гладкий горизонтальный стол.Он соединен легкой нерастяжимой нитью, проходящей через гладкий шкив, закрепленный на краю стола, с другим телом, свободно висящим вертикально под шкивом. Найдите силу, действующую на шкив, если натяжение нити 1,04 Н.

    Ответ

    Стоит отметить, что не указаны ни массы тел, ни ускорения тел. Эти значения не требуются для определения силы, действующей на шкив. Силы, действующие на шкив, показаны на следующем рисунке.

    Единственными силами, действующими на шкив, являются натяжения в горизонтальной и вертикальной частях струны. Вес подвешенной массы действует только на подвешенную массу, а не на шкив. Линии действия натяжения в горизонтальной и вертикальной частях струны действуют вдоль этих частей струны, и результирующая сила 𝐹R, обусловленная этими натяжениями, показана на следующем рисунке.

    Точка, в которой действуют силы, фактически является точкой на шкиве, как показано на рисунке выше.Однако точка, в которой действуют силы, не меняет значение 𝐹R.

    Значение 𝐹R зависит от значений 𝑇 и 𝜃. Утверждается, что значение 𝑇 равно 1,04 Н. Значение 𝜃 определяется тем фактом, что два напряжения имеют одинаковую величину и перпендикулярны, поэтому 𝜃 должно быть 45∘. Таким образом, значение 𝐹R определяется выражением 𝐹=1,04((45)+(45))𝐹=2(1,04)√22𝐹=22625√22𝐹=26√225.RRRRcossinN

    Ускорение тела, соединенного с другим телом с помощью струны, натянутой на шкив, можно вычислить, а значит, можно определить скорость и перемещение такого тела.Рассмотрим пример, где определяется скорость такого тела за счет его ускорения.

    Пример 3. Определение скорости, при которой масса сталкивается со шкивом

    Тело 𝐴 массой 180 г покоится на гладком горизонтальном столе. Оно связано легкой неупругой нитью, проходящей по гладкому шкиву, закрепленному на краю стола, с другим телом 𝐵 массой 120 г, свободно висящим вертикально под шкивом. Когда тело 𝐴 находится на расстоянии 90 см от шкива, система выходит из состояния покоя.Определить скорость, с которой тело 𝐴 сталкивается со шкивом. Возьмем 𝑔=9,8/мс.

    Ответ

    Скорость тела 𝐴 при его смещении на 90 см от начального положения зависит от ускорения тела 𝐴 при этом перемещении. Ускорение тела 𝐴 можно определить по формуле 𝑚𝑎=𝑚(𝑔−𝑎). 

    Перемещение преобразуется из 90 см в 0,9 м, а массы тел в граммах переводятся в основную единицу СИ килограмма .

    Подставляя значения 𝑔 и массы тел, получаем 0.18𝑎=0,12(9,8−𝑎)0,18𝑎=−0,12𝑎+1,1760,3𝑎=1,176𝑎=117,60,3=3,92/.мс

    Скорость тела, разогнавшегося до смещения 𝑠, можно найти по формуле 𝑣=𝑢+2𝑎𝑠, где в этом случае 𝑢 равно нулю, так как тело 𝐴 изначально покоится. Подстановка значений 𝑎 и 𝑠 дает нам 𝑣=2(3,92)(0,9)=7,056.

    Это позволяет точно определить 𝑣 следующим образом: 𝑣=7,056=0,84(10)𝑣=√7,056=0,84√10/.мс

    В сантиметрах в секунду это дается выражением 𝑣=√0,7056=84√10/.cms

    Иногда горизонтальная поверхность в нашей системе шероховатая, а не гладкая.Это создает силу трения, которая сопротивляется движению тела по поверхности.

    Величина силы трения 𝐹f между движущимся телом и поверхностью определяется выражением 𝐹=𝜇𝑅,f где 𝑅 — нормальная сила реакции поверхности на тело, которая для горизонтальной поверхности имеет величину, равную весу тела, 𝑚𝑔.

    Постоянная 𝜇 — это коэффициент трения между поверхностью и телом. Сила трения действует в направлении, противоположном направлению движения тела.Если тело ускоряется по шероховатой горизонтальной поверхности под действием силы ⃑𝐹, величина результирующей силы, действующей на тело вдоль линии ⃑𝐹, определяется выражением 𝐹=𝐹−𝑚𝑔𝜇.net

    Рассмотрим систему связанных масс и шкива, как показано на следующем рисунке.

    Значение 𝐹 определяется выражением 𝐹=𝑚𝑔𝜇, где 𝜇 — коэффициент трения.

    Значение 𝑊 определяется выражением 𝑊=𝑚𝑔.

    Отношение ускорения горизонтально движущегося тела к действующим на него силам определяется выражением 𝑇−𝐹=𝑚𝑎𝑇−𝑚𝑔𝜇=𝑚𝑎.

    Отношение ускорения вертикально движущегося тела к действующим на него силам определяется выражением 𝑊−𝑇=𝑚𝑎𝑚𝑔−𝑇=𝑚𝑎.

    Эти термины можно комбинировать следующим образом: 𝑎 (𝑚 + 𝑚) = 𝑇- (𝑚𝑔μ) + 𝑚𝑔- (𝑚𝑔μ) + 𝑚𝑔-𝑇𝑎 (𝑚 + 𝑚) = 𝑚𝑔-𝑚𝑔μ𝑎 = 𝑚𝑔-𝑚𝑔μ (𝑚 + 𝑚) 𝑎 = 𝑔 (𝑚-𝑚μ) (𝑚 + 𝑚) . 

    Рассмотрим пример, когда трение между телом и поверхностью влияет на движение тела.

    Пример 4. Определение ускорения системы, включающей шероховатый горизонтальный стол и шкив

    Тело массой 203 г покоится на шероховатом горизонтальном столе.Он связан легкой нерастяжимой нитью, проходящей через гладкий шкив, закрепленный на краю стола, с телом массой 493 г, свободно висящим вертикально под шкивом. Учитывая, что коэффициент трения между первым телом и столом равен 0,2, найти ускорение системы. Возьмем 𝑔=9,8/мс.

    Ответ

    Силы, действующие на тела, показаны на следующей диаграмме, где сила трения представлена ​​𝐹.

    Ускорение системы можно определить по формуле 𝑎=𝑔(𝑚−𝑚𝜇)(𝑚+𝑚).

    Чтобы получить значение 𝑎 в метрах на секунду в квадрате, значения масс преобразуются в основную единицу массы СИ, килограмм. Значение 𝑚 равно 0,203 кг, а значение 𝑚 равно 0,493 кг. Ускорение свободного падения 𝑔 равно 9,8 м/с 2 . Подстановка известных значений дает нам 𝑎=9,8(0,493−0,203(0,2))(0,203+0,493)=6,37/.ms

    Теперь рассмотрим пример, когда трение между телом и поверхностью влияет на движение тела и перемещение тело определяется.

    Пример 5. Определение расстояния, пройденного телом на шероховатой плоскости, соединенным с вертикально подвешенным грузом

    Тело массой 200 г покоится на шероховатом горизонтальном столе. Оно связано легкой нерастяжимой нитью, проходящей через гладкий шкив, закрепленный на краю стола, с другим телом той же массы, свободно висящим под шкивом на высоте 2 см над землей. Коэффициент трения между столом и телом, лежащим на нем, равен 13. Учитывая, что система была выведена из состояния покоя, а подвешенное тело опускалось до тех пор, пока не коснулось земли, сколько еще прошло тело на столе, пока не упало на землю? отдых? Примите ускорение свободного падения 𝑔=9.8/мс.

    Ответ

    Силы, действующие на тела, показаны на следующей диаграмме, где сила трения представлена ​​𝐹.

    Ускорение системы можно определить по формуле 𝑎=𝑔(𝑚−𝑚𝜇)(𝑚+𝑚).

    Для этой системы 𝑚=𝑚, поэтому ускорение системы определяется выражением 𝑎=𝑔𝑚(1−𝜇)2𝑚.

    Подставляя значение 𝜇, данное в вопросе, мы имеем 𝑎=𝑔(1−𝜇)2=𝑔1−2𝑎=𝑔3. 

    Оба тела получают ускорение за время, которое требуется вертикально подвешенному телу, чтобы опуститься на 2 сантиметра, что равно 0.02 метра. Скорость горизонтально движущегося тела в этот момент времени можно найти по формуле 𝑣=𝑢+2𝑎𝑠, где 𝑢 — 0 м/с; следовательно, 𝑣=2𝑔30,02=0,04𝑔3𝑣=0,04𝑔3/.мс

    Перемещение горизонтально движущегося тела при его остановке можно найти по формуле 𝑣=𝑢+2𝑎𝑠, где 𝑣 0 м/с и 𝑢=0,04𝑔3/.мс

    Поскольку подвешенное тело достигло пола и перестало двигаться, натяжение нити станет равным нулю. Следовательно, единственная сила, действующая на тело, скользящее по шероховатой поверхности, — это сила трения.Мы можем использовать это, чтобы вычислить ускорение тела при его замедлении.

    Величина силы трения определяется выражением 𝐹=𝑚𝑔𝜇,Н который создает ускорение в направлении, противоположном направлению движения 𝐹𝑚=𝑚𝑔𝜇𝑚=𝑔𝜇=𝑔3/.ms

    Подстановкой в 𝑣=𝑢+2𝑎𝑠, мы получаем 0 = 0.04𝑔3-2𝑔3𝑠0 = 0,04𝑔3-2𝑔3𝑠0. 04𝑔3 = 2𝑔3𝑠0.04 = 2𝑠𝑠 = 0,02.

    смещение 2см.

    Ключевые моменты

    • Для двух тел, соединенных легкой нерастяжимой нитью, проходящей через шкив, который можно повернуть с помощью незначительной силы, где тело 𝐴 находится на горизонтальной поверхности, а тело 𝐵 свободно подвешено на веревке, ускорения тел равны по величине и силы, действующие на каждое тело от натяжения струны, равны по величине.
    • Для двух тел, соединенных легкой нерастяжимой нитью, натянутой на шкив, который можно повернуть под действием незначительной силы, причем тело 𝐴 находится на горизонтальной поверхности, а тело 𝐵 свободно подвешено на нити, результирующие силы, действующие на тела являются следующими: 𝐹=𝑚𝑎=𝑇, а также 𝐹=𝑚𝑎=𝑚𝑔−𝑇, где 𝑎 — ускорение любого тела, а 𝑇 — натяжение нити.
    • Если горизонтальная поверхность шероховатая, результирующая сила, действующая на горизонтально движущееся тело, определяется выражением 𝐹=𝑚𝑎=𝑇−𝑚𝑔𝜇, где 𝜇 — коэффициент трения тела 𝐴 о поверхность.

    Второй закон движения Ньютона: определение, вывод и применение

    Вы уже изучили первый закон движения Ньютона. В этом блоге мы обсудим второй закон движения Ньютона, выведем второй закон движения и его приложения.

    Согласно второму закону движения Ньютона : Скорость изменения линейного количества движения тела прямо пропорциональна внешней силе, приложенной к телу, и это всегда происходит в направлении приложенной силы.

    Что такое импульс?

    Из первого закона движения мы знаем, что когда на объект действует неуравновешенная внешняя сила, его скорость изменяется и объект ускоряется.

    Как это ускорение связано с приложенной силой?

    Мы знаем, что стоящий грузовик не требует внимания при парковке вдоль обочины, но движущийся грузовик даже со скоростью 5 м/с может убить человека, оказавшегося на его пути.

    Пуля малой массы, выпущенная из ружья, может проникнуть глубоко в дерево из-за большой скорости

    Это говорит о том, что воздействие объектов зависит от их
    • массы и
    • скорости

    Ньютон ввел физическую величину, которая представляет собой комбинацию массы и скорости объекта. Эта величина известна как Импульс

    .

    Линейный импульс (p) объекта определяется как произведение его массы на скорость
    p = mv

    Единицей импульса является кг * м/с
    Если тело покоится или мы можем сказать, что его скорость равна нулю, то его импульс также будет равен нулю

    Линейный импульс — векторная величина, являющаяся произведением величины и направления. Направление импульса совпадает с направлением скорости.Поскольку первый закон движения предполагает, что для изменения скорости тела требуется сила, то при изменении скорости тела изменяется и его линейный импульс.

    Мы можем выразить Второй закон движения Ньютона как: Скорость изменения импульса/времени пропорциональна приложенной силе. Это означает, что (p2-p1)/t пропорционально F. Это означает, что когда к телу приложена большая сила, его линейный импульс изменяется с большей скоростью, что означает, что для изменения импульса требуется меньше времени, если приложенная сила больше.

    Выведем второй закон Ньютона.

    Математическая формулировка второго закона Ньютона

    Предположим,
    m — масса тела
    u — начальная скорость тела вдоль прямой линии
    F ​​— внешняя сила, приложенная к телу, постоянная по модулю
    t — время, в течение которого действует сила применено
    v — конечная скорость тела вдоль той же прямой через t секунд

    Начальный импульс тела p1 = mu
    Конечный импульс тела = p2 = mv
    Изменение импульса тела = p2 –p1
    = mv – mu
    = m (v-u)

    Скорость изменения линейного количества движения
    = изменение линейного количества движения/затраченное время
    = m (v-u)/t

    Также мы знаем, что скорость изменения скорости есть ускорение i.е. v-u/t = a
    Следовательно, Скорость изменения линейного количества движения = ma

    Согласно второму закону движения Ньютона: скорость изменения линейного количества движения пропорциональна приложенной силе или ma пропорциональна F.

    Отсюда следует, что F = Kma
    Где K – константа пропорционально

    Единичная сила – это сила, которая при приложении к телу единичной массы вызывает единичное ускорение
    То есть, если m=1, a=1, F=1

    Следовательно, 1= K * 1 * 1 отсюда следует, K=1

    Итак, подставив K=1 в вышеприведенное уравнение, мы получим F = ma

    Это математическая форма второго закона Ньютона.Он гласит, что сила, действующая на тело, есть произведение массы тела на ускорение тела

    .

    Единица силы = Ньютон и обозначается буквой «Н». Итак, одна сила Ньютона — это такая сила, которая при приложении к телу массой 1 кг производит ускорение 1 метр в секунду в квадрате. Сила является векторной величиной. Его направление такое же, как и у ускорения тела

    .

    Применение второго закона Ньютона

    Применение второго закона движения часто можно увидеть в действиях в нашей повседневной жизни.

    1. Чтобы поймать быстрый крикетный мяч, игрок отводит руки назад, чтобы не повредить руки. Поступая так, игрок увеличивает время, в течение которого высокая скорость мяча для крикета уменьшается, и игроку приходится прикладывать меньшую силу к мячу, чтобы остановить его. Мяч, в свою очередь, оказывает меньшую силу на его руки, и руки не травмируются.

    Если мяч внезапно остановится, высокая скорость мяча уменьшится до нуля за очень короткий промежуток времени.Следовательно, скорость изменения линейного количества движения мяча будет большой, и, следовательно, потребуется приложить большую силу, чтобы поймать мяч, что может повредить руки игрока.

    2. Теперь возьмем прыжки в высоту. В случае прыжка в высоту спортсмены должны падать либо на мягкую кровать, либо на песчаную подушку. Падение на мягкую кровать или на песчаную подушку увеличивает время, в течение которого скорость спортсменов будет снижена до нуля.

    Это уменьшает скорость изменения импульса спортсмена и, следовательно, силу, действующую на спортсмена.Таким образом удается избежать травм спортсмена.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.