Второй закон ньютона примеры из жизни: придумайте пример из жизни на 2 закон Ньютона! — Спрашивалка

определение, формулы для вычисления и примеры из реальной жизни

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

• силы трения (покоя, качения, скольжения),
• сопротивления воздуха (газа),
• сопротивления воды и др.

Содержание:

• Первый и второй законы Ньютона
• Примеры из жизни
  • Насколько вы сильны?
  • Насколько силён ваш автомобиль?

Первый и второй законы Ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Примеры из жизни

Насколько вы сильны?

Рассмотрим простейший пример. Ваш ребёнок сел на санки и просит вас его покатать. С какой силой вам нужно тянуть эти санки, чтобы ребёнок остался доволен быстрой ездой ? Пока санки с ребёнком остаются в состоянии покоя, все силы, действующие на них, уравновешены. Состояние покоя — это частный случай инерции. Здесь на санки действуют две силы: тяжести Fт = m•g, направленная вертикально вниз, и нормального давления N, направленная вертикально вверх. Поскольку санки не движутся, то N – m•g = 0. Тогда из этого равенства следует, что N = m•g.

Когда вы решили покатать своего ребёнка, вы прикладываете силу тяги (Fтяги) к санкам с ребёнком. Когда вы начинаете тянуть санки, возникает сопротивление движению, вызванное силой трения (Fтр.), направленной в противоположную сторону. Это так называемая сила трения покоя. Когда тело не движется, она равна нулю. Стоит потянуть за санки — и появляется сила трения покоя, которая меняется от нуля до некоторого максимального значения (Fтр. max). Как только Fтяги превысит Fтр.max, санки с ребёнком придут в движение.

Чтобы найти Fтяги, применим второй закон Ньютона: Fтяги – Fтр.max = m•a, где a – ускорение, с которым вы тянете санки, m – масса санок с ребёнком. Допустим, вы разогнали санки до определённой скорости, которая не изменяется. Тогда a = 0 и вышеприведённое уравнение запишется в виде: Fтяги – Fтр. max = 0, или Fтяги = Fтр.max. Есть известный закон из физики, который устанавливает определённую зависимость для Fтр.max и N. Эта зависимость имеет вид: Fтр. max = fmax • N, где fmax – максимальный коэффициент трения покоя.

Если в эту формулу подставить выражение для N, то мы получим Fтр.max = fmax•m•g. Тогда формула искомой силы тяги примет вид: Fтяги = fmax•m•g = fск•m•g, где fск = fmax – коэффициент трения скольжения, g – ускорение свободного падения. Допустим, fск = 0,7, m = 30 кг, g = 9,81 м/с², тогда Fтяги = 0,7 • 30 кг • 9,81 м/с² = 206,01 Н (Ньютона).

Насколько силён ваш автомобиль?

Рассмотрим ещё пример. У вас есть автомобиль, мощность двигателя которого N. вы едете со скоростью v. Как в этом случае узнать силу тяги двигателя вашего автомобиля ? Поскольку скорость автомобиля не меняется, то Fтяги уравновешена силами трения качения, лобового сопротивления, трения в подшипниках и т. д. (первый закон Ньютона). По второму закону Ньютона она будет равна Fтяги = m•a. Чтобы её вычислить, достаточно знать массу автомобиля m и ускорение a.

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v за какое-то время t, проехав расстояние s. Тогда Fтяги будет легко рассчитана по формуле: Fтяги = m•v/t. Как и в примере с санками, справедлива также такая формула: Fтяги = f•m•g, где f – коэффициент трения качения, который зависит от скорости автомобиля (чем больше скорость, тем меньше этот коэффициент).

Но что делать, если масса автомобиля m, коэффициент трения качения f и время разгона t неизвестны ? Тогда можно поступить по-другому. Двигатель вашего автомобиля при разгоне совершил работу A = Fтяги • s. Поскольку формула расстояния имеет вид s = v•t, то выражение для работы будет таким: A = Fтяги • v • t. Разделив обе части этого равенства на t, получим A/t = Fтяги • v. Но A/t = N – это мощность двигателя вашего автомобиля, поэтому N = Fтяги • v. Отсюда уже получим искомую формулу: Fтяги =N/v.

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v = 180 км/ч, а мощность его двигателя N = 200 л. с. (лошадиных сил). Чтобы вычислить Fтяги двигателя, необходимо прежде перевести указанные единицы измерения в единицы СИ, т.

е. международной системы измерения. Здесь 1 л. с. = 735,499 Вт, поэтому мощность двигателя составит N = 200 л. с. • 735,499 Вт/л. с. = 147099,8 Вт. Скорость в системе СИ будет равна v = 180 км/ч = 180 • 1000 м/3600 с = 50 м/с. Тогда искомое значение будет равно Fтяги = 147099,8 Вт/50 (м/с) = 2941,996 Н ~ 2,94 кН (килоньютона).

Около 3 килоньютонов. Много это или мало ? Допустим, вы жмёте 100 килограммовую штангу. Чтобы её поднять, вам нужно преодолеть её вес, равный P = m•g = 100 кг • 9,81 м/с² = 981 Н (ньютон)~0,98 кН. Полученное для автомобиля значение Fтяги больше веса штанги в 2,94/0,98 = 3 раза. Это равносильно тому, что вы будете поднимать штангу массой в 300 кг. Такова сила тяги двигателя вашего автомобиля (на скорости 180 км/ч).

Таким образом, зная школьный курс физики, мы можем с лёгкостью вычислить силу тяги:

• человека,
• лошади,
• паровоза,
• автомобиля,
• космической ракеты и всех прочих видов техники.

Видео

В нашем видео вы найдете интересные опыты, поясняющие, что такое сила тяги и сила сопростивления.

Найдено вихревое состояние вещества, нарушающее второй закон Ньютона

Наука 14 февраля 2021

Далее

Ксения Суворова Главный редактор

Ксения Суворова Главный редактор

Крупномасштабные модели активных частиц тщательно изучались экспертами в Лестере, чтобы понять основные принципы, лежащие в основе динамики активных частиц, и применить их в стратегии эвакуации клиентов в людном месте. Неожиданно на суперчастицы, вращающиеся по кругу, наткнулись физики Лестера, которые впоследствии назвали их вихревым явлением.

Читайте «Хайтек» в

В последние годы активные самодвижущиеся частицы вызывают растущий интерес научного сообщества. Примеры активных частиц и их систем многочисленны и очень разнообразны: от бактериальных пленок до стай птиц или человеческих скоплений. Эти системы могут демонстрировать необычное поведение, которое сложно понять или смоделировать.

Вихрь — новое состояние активной материи — продемонстрировал потрясающее поведение, в результате чего вместо ускоренного движения группы квазичастиц двигались с постоянной скоростью, пропорциональной приложенной силе и в том же направлении силы. Такое поведение, по всей видимости, нарушает второй закон Ньютона.

«Мы были совершенно сбиты с толку, увидев, как эти квазичастицы вращаются внутри активной материи, ведя себя как отдельные суперчастицы с удивительными свойствами, включая отсутствие ускорения при приложении силы и сливаются при столкновении с образованием завихрений большей массы.

Эти закономерности ранее наблюдались у животных на разных стадиях эволюции: от червей, растений, животных и насекомых до рыб, но скорее как единичные структуры, а не как фаза, которая граничит с другими фазами, напоминающая газообразную и жидкую нормульную материю».

Профессор Николай Бриллиантов, руководивший исследованием в Университете Лестера

Мир активных частиц имеет множество практических приложений, в том числе в передовых областях искусственного интеллекта, космических данных и робототехники. Поскольку одним из возможных практических применений активных частиц может быть самосборка, эксперты из Университета Лестера согласны с тем, что физики должны продолжать настаивать на открытиях, основанных на работе моделирования. Это гарантирует, что в реальной жизни материалы, вещества и группы работают надежным, ожидаемым и предсказуемым образом без неизбежных неопределенностей.

Читать еще:

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.

Посмотрите на изображение Марса из 8 триллионов пикселей.

На спутнике Сатурна Рее обнаружили следы ракетного топлива. Откуда оно там?

Посмотрите на самые красивые снимки «Хаббла». Что увидел телескоп за 30 лет?

Читать ещё

Подробные пояснения – Lambda Geeks

Согласно второму закону движения Ньютона, направление ускорения объекта совпадает с направлением приложенной силы.

Второй закон Ньютона гласит, что сила, приложенная к объекту и приводящая его в движение, равна произведению массы объекта на его ускорение. Давайте обсудим некоторые из примеров второго закона движения Ньютона, перечисленных ниже:

Football Kicked

При ударе по футбольному мячу он будет ускоряться в направлении приложенной силы.

Удар по мячу; Изображение предоставлено: Pixabay

Ускорение мяча будет равно силе, действующей на каждую единицу массы мяча. Предположим, что если мяч массой 285 г движется со скоростью 4 м/с, то сила, приложенная к мячу, равна 1,14 Н.

Толкание стола

Стол сместится со своего места только в том случае, если к столу будет приложена достаточная сила, эквивалентная массе стола. Смещение стола будет происходить в направлении действия приложенной силы.

Тележка для покупок

Тележка для покупок имеет колеса внизу, что позволяет удобно перемещать тяжелый груз в тележке по ровной поверхности.

Толкание покупательской тележки; Изображение предоставлено: pixabay

Чтобы толкнуть тележку вперед, необходимо приложить силу в направлении вперед, ее также называют толкающей силой, которая является контактной силой. Таким же образом, чтобы тянуть тележку назад, тянущее усилие должно быть приложено к ручке тележки.

Карромный ударник

Карромный ударник ускоряется в направлении удара. Чтобы нацелиться на карромовца, анализируется угол, под которым сила должна воздействовать на карромовца, а затем точно поражается.

Когда сила воздействует на карромовца, он будет двигаться в направлении приложенной силы на расстояние, зависящее от величины действующей на него силы.

Толкание автомобиля

Представьте, что двигатель автомобиля не работает, а сзади его толкает человек. К автомобилю приложена сила, чтобы сдвинуть его вперед. Ускорение автомобиля при толкании массы автомобиля пропорционально приложенной силе.

Бильярдный шар

При ударе клюшкой по бильярдному шару шар ускоряется вперед в направлении приложенной силы, и скорость шара пропорциональна силе, действующей на шар.

Бильярдный шар; Изображение предоставлено: Pixabay

Попадание в мрамор

Сила, воздействующая на другой шарик, который устойчиво стоит на земле, сместится из положения покоя и переместится в направлении приложенной силы. При этом кинетическая энергия шарика будет передана тому шарику, который находился в покое, и будет перемещаться на расстояние до тех пор, пока его кинетическая энергия не станет равной нулю.

Шар для боулинга

Шар для боулинга ускоряется и бросается в направлении стоящих кеглей. Шар для боулинга движется прямолинейно и воздействует на кегли так, что они схлопываются.

Шар для боулинга движется к кегли; Изображение предоставлено: pixabay

Шар для боулинга движется в направлении приложенной силы, и его ускорение следует второму закону движения.

Тяга чемодана на тележке

К чемодану прикладывается сила, чтобы тянуть его вперед. Сила, необходимая для вытягивания чемодана, зависит от веса тележки. Тележка будет ускоряться в направлении силы тяги и по отношению к приложенной силе.

Потяните оконную занавеску

Чтобы потянуть оконную занавеску, требуется очень меньшее усилие, так как шторы легкие. Занавес будет двигаться в направлении приложенной силы, и смещение висящего занавеса будет равно приложенной силе.

Передача мяча

Чтобы передать мяч, вы фактически прикладываете силу в направлении игрока, стоящего перед вами.

Передача мяча в матче по регби; Кредит изображения: pixabay

Сила, необходимая для передачи мяча игроку, определяется расстоянием между двумя игроками и тем, как далеко должен быть брошен мяч.

Удар по мячу для крикета

Бэтмен отбивает летящий мяч для крикета в направлении, где нет игроков, мешающих мячу попасть в четверку или шестерку.

Удар по мячу; Изображение предоставлено: pixabay

Сила прикладывается к мячу с помощью биты в определенном направлении, сохраняя правильное положение летучей мыши, которое мяч должен направить по правильному пути.

Бадминтон

Во время игры в бадминтон на пробку с помощью ракетки действует сила. Пробка движется в направлении приложенной силы, и ускорение пробки равно величине приложенной силы. Это также зависит от упругости и потенциальной энергии, приобретаемой пробкой во время броска.

Катание на лыжах

Катание на лыжах — это спортивная деятельность, выполняемая на снегу так же, как и катание на коньках. Направление лыжник ориентирует с помощью двух стержней в руках, позволяющих менять траекторию, ускорять или замедлять движение.

Лыжи; Изображение предоставлено: pixabay

Это делается путем приложения силы к земле. Направление приложенной силы и ее величина определяют ускорение лыжника.

Бык тянет тележку

Бык прикладывает силу к тележке, используя свою мускульную силу, чтобы тянуть тележку. Силу, требуемую быком, можно рассчитать, зная вес телеги.

Забор воды из колодца

Для забора воды из колодца сосуд погружают в воду, связывая его веревкой, а затем под действием мускульной силы вытягивают вверх. Величину силы, приложенной к сосуду, можно определить путем измерения веса объема воды в сосуде и скорости ускорения сосуда.

Поднятие тяжестей

Подъем тяжелых предметов также следует второму закону движения Ньютона.

Поднятие тяжестей; Кредит изображения: pixabay

Сила должна быть приложена в направлении вверх, чтобы поднять вес. Величина приложенной силы равна массе поднимаемого объекта и ускорению объекта под действием силы.

Перемещение садовой вазы

Садовые вазы плотно заполнены влажной землей. Сила, необходимая для подъема вазы, зависит от веса вазы. Если вес вазы меньше, то ускорение при переносе вазы будет больше, потому что сила, приложенная для смещения вазы, будет больше по сравнению с ней.

Поток воды

Скорость течения воды тем больше, чем круче склон гребня и соответственно сила, действующая на гравий и отложения в воде, будет больше и, следовательно, они уносятся вместе с течение воды.

Поток воды; Изображение предоставлено: Pixabay

Рогатка

Рогатка используется для приложения силы к удаленному объекту, например, чтобы отделить манго от дерева. Сила прикладывается в направлении цели. Сила падает на объект, который удерживается поперек резиновой ленты и ускоряется в направлении действия силы после выпуска из рогатки.

Прыжок камня в воде

При прыжке камня в воде пруда сила прикладывается движением руки.

Прыгающий камень в воде; Изображение предоставлено: pixabay

Направление движения камня совпадает с направлением приложенной силы. Ускорение камня пропорционально силе, приложенной к объекту.

Раздвижное окно

Чтобы сдвинуть окно, к ручке прикладывается усилие, чтобы открыть окно. Ускорение окна зависит от силы, приложенной к ручке.

Подъем стопки книг

Сила, необходимая для подъема стопки книг, зависит от массы всех книг в стопке. Следовательно, требуемая сила будет больше. Сила должна быть приложена в направлении вверх, чтобы поднять книги с места.

Рывок на лодке

Если гонщик случайно подъехал и ударил другую лодку впереди, то лодка впереди будет двигаться вперед в направлении силы.

Лодки на воде; Изображение предоставлено: Pixabay

Сила, приложенная к задней части лодки, направлена ​​вперед, и, следовательно, она будет дрейфовать лодку в прямом направлении.

Плод упал с дерева

Плод отделяется и падает на землю из-за гравитационного притяжения Земли. Сила гравитации всегда направлена ​​к земле, поэтому направление движения плода после отрыва от вершины дерева ускоряется вниз.

Катание обруча

Если вы держите обруч на плоской поверхности и прикладываете к нему силу вдоль его стороны, он будет ускоряться в направлении приложенной силы.

Качели

Для приведения качелей в колебательное движение прикладывают силу сзади сидящего на качелях человека.

Качание движется в направлении приложенной силы.

Задувание свечи

Чтобы задуть свечу, вы прикладываете силу ветра к огню, чтобы задуть его. Ветер движется в направлении приложенной силы. Ускорение молекул сдерживается на определенном расстоянии, поскольку они сталкиваются с другими окружающими молекулами в воздухе.

Бумеранг

Бумеранг возвращается к метателю из-за своей L-образной формы. : Он перемещается на определенное расстояние в зависимости от силы, воздействующей на него при подбрасывании в воздух.

Дротик

У него один острый конец, который вонзается в темную доску и остается.

Глубина, на которую втыкается штифт, зависит от силы, с которой брошен дротик. Направление ускорения дротика совпадает с направлением его броска.

Часто задаваемые вопросы

Какая сила требуется, чтобы сдвинуть ящик с грузом 8 кг, если ускорение человека, несущего ящик, равно 0,4 м/с ² ?

Дано: а=0,4 м/с ²

м= 8 кг

F=ma

F=8*0,4=3,2 Н

Следовательно, сила, действующая на коробку 3.2 N .

Каково чистое ускорение тела массой 30 кг, которое тянется с одной стороны с силой 15 Н, а с противоположной стороны с силой 30 Н?

Дано: F_1 = 15N

F ₂ = 30N

M = 30 кг

Следовательно, чистая сила на объекте составляет

F = F ₂ -F ₁ = 30N -15N = = 1329 = = = 2 -F ₁ = 30n-15N = = -15n = = -15n = = -15n = = -15n =. 15N

Объект будет двигаться в направлении силы F ₂ .

ma=15N

a=15/m=15/30=0,5 м/с ²

Ускорение объекта 0,5 м/с ² .

Почему движущиеся объекты останавливаются после прохождения определенного расстояния?

Объект приходит в равновесное состояние покоя после прохождения определенного расстояния.

Ускорение объекта обратно пропорционально его массе. Более того, сопротивление воздуха и сила трения, действующие на поверхность тела, помогают ему прийти в статическое положение.

Второй закон движения Ньютона Примеры

Механика

Второй закон движения Ньютона

Второй закон движения Ньютона утверждает, что скорость изменения импульса тела прямо пропорциональна приложенной силе. Согласно первому закону движения Ньютона, «если на покоящееся тело не действует результирующая сила, то тело остается в покое, а если тело движется, оно будет продолжать двигаться. Обычный второй закон Ньютона, пример движения: Толкание тележки, тяга тележки с применением силы.
Но!
Что произойдет, если на тело действует результирующая сила?
Ньютон понял, что скорость тела увеличивается или уменьшается под действием результирующей силы. Если результирующая сила приложена к боковой стороне объекта, направление его скорости изменится, что называется ускорением. Это называется вторым законом Ньютона.

Объяснение:
Второй закон Ньютона касается ситуаций, когда на тело действует результирующая сила . В нем говорится, что:
«Когда результирующая сила действует на тело, она создает ускорение тела в направлении результирующей силы. Величина этого ускорения прямо пропорциональна суммарной силе, действующей на тело, и обратно пропорциональна его массе».

Формула второго закона Ньютона

Формула второго закона Ньютона

Если сила вызывает ускорение an в теле массы m, то мы можем математически выразить это как:

или A ∝ F/M

или F ∝ MA

Постановление k в качестве постоянной пропорциональности мы получаем

F = K MA … (1)

В единицах SI, The значение k оказывается равным единице. Таким образом, уравнение (1) принимает вид:

F =ma

Единицей силы в системе СИ является Ньютон (Н). Согласно второму закону Ньютона:
«Один ньютон (1Н) — это сила, которая производит ускорение в 1 мс ^-2 в теле массой 1 кг. Таким образом, сила в один ньютон может быть выражена как:
1 Н = 1 кг × 1 мс ^-2
или 1 Н = 1 кгс ^-2

Примеры второго закона Ньютона

Ниже приведены некоторые  случаев из повседневной жизни. второго закона Ньютона можно наблюдать:

1. Какая скорость должна быть у вертолета, чтобы оставаться в воздухе, может быть примером применения второго закона.
2. Другим примером является скорость, которую должна набрать ракета, чтобы иметь возможность выйти на орбиту.
3. Расчет ускорения, полученного камнем при свободном падении, также отражает утверждение Ньютона.
4. Установление того, какое движение совершает планета Земля вокруг Солнца, — еще один случай, в котором воплощается второй закон движения.
5. Применение силы к тележке в супермаркете, чтобы толкнуть ее, — еще один яркий пример из повседневной жизни, отражающий второй закон Ньютона.
6. Сила, которую должен приложить игрок в гольф, чтобы его мяч попал в лунку, соответствует второму закону Ньютона.
7. Установление силы, а также угла, который должна приобрести гомера, чтобы брошенный камень попал в ожидаемую цель, также отражает второй закон Ньютона.
8. Определите усилие, которое должна приобрести тележка, чтобы перевезти груз.
9. Сила, которая должна быть приложена к машине для этого продвижения, является еще одним примером второго закона Ньютона.
10. Сила, с которой нужно ударить по футбольному мячу, чтобы он изменил свою скорость, может быть еще одним случаем, в котором соблюдается рассматриваемый закон.

Практические задачи по второму закону движения Ньютона с ответами

1. 20 Н движется тело с ускорением 2 м/с². Какова его масса?

Данные:

Сила= F= 20 Н

ускорение =a=2м/с

Масса=m=?

Решение:

Формула:       F =ma

m= F/a

m=20N/2ms‾²

m=10 кг

2 : 9000 масса 10 кг от падения?

Данные:

Масса= 10 кг

Ускорение свободного падения =g= 10 мс‾²

Сила=F=?

Формула:

F = W=мг=(10 кг)(10 мс‾²)=100 Н

Сейчас!

Второй закон Ньютона (Видео)