Newtons andre lov er kanskje den mest kjente av de tre lovene for klassisk mekanikk som en engelsk vitenskapsmann postulerte på midten av 1600-tallet. Faktisk, når man løser problemer i fysikk for bevegelse og balanse av kropper, vet alle hva produktet av masse og akselerasjon betyr. La oss se nærmere på egenskapene til denne loven i denne artikkelen.
Stedet for Newtons andre lov i klassisk mekanikk
Klassisk mekanikk er basert på tre pilarer - tre lover til Isaac Newton. Den første av dem beskriver oppførselen til kroppen hvis ytre krefter ikke virker på den, den andre beskriver denne oppførselen når slike krefter oppstår, og til slutt er den tredje loven loven om legemers samspill. Den andre loven inntar en sentral plass med god grunn, siden den knytter det første og tredje postulatet til en enkelt og harmonisk teori - klassisk mekanikk.
Et annet viktig trekk ved den andre loven er at den tilbyret matematisk verktøy for å kvantifisere interaksjonen er produktet av masse og akselerasjon. Den første og tredje loven bruker den andre loven for å få kvantitativ informasjon om styrkeprosessen.
Impulse of power
Videre i artikkelen vil formelen til Newtons andre lov, som forekommer i alle moderne fysikklærebøker, presenteres. Ikke desto mindre ga skaperen av denne formelen selv den i en litt annen form.
Når han postulerte den andre loven, startet Newton fra den første. Det kan skrives matematisk i form av mengden momentum p¯. Det er lik:
p¯=mv¯.
Mengden av bevegelse er en vektormengde, som er relatert til kroppens treghetsegenskaper. Sistnevnte bestemmes av massen m, som i formelen ovenfor er koeffisienten som relaterer hastigheten v¯ og momentum p¯. Merk at de to siste karakteristikkene er vektormengder. De peker i samme retning.
Hva vil skje hvis en ekstern kraft F¯ begynner å virke på en kropp med momentum p¯? Det stemmer, momentumet vil endre seg med mengden dp¯. Dessuten vil denne verdien være større i absolutt verdi, jo lenger kraften F¯ virker på kroppen. Dette eksperimentelt etablerte faktum tillater oss å skrive følgende likhet:
F¯dt=dp¯.
Denne formelen er Newtons andre lov, presentert av vitenskapsmannen selv i hans arbeider. En viktig konklusjon følger av den: vektorenendringer i momentum er alltid rettet i samme retning som vektoren til kraften som forårsaket denne endringen. I dette uttrykket kalles venstre side kraftens impuls. Dette navnet har ført til at selve mengden av momentum ofte kalles momentum.
Kraft, masse og akselerasjon
Nå får vi den allment aksepterte formelen for den betraktede loven i klassisk mekanikk. For å gjøre dette, erstatter vi verdien dp¯ i uttrykket i forrige avsnitt og deler begge sider av ligningen med tiden dt. Vi har:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Tidsderiverten av hastighet er den lineære akselerasjonen a¯. Derfor kan den siste likheten skrives om som:
F¯=ma¯.
Dermed fører den ytre kraften F¯ som virker på den betraktede kroppen til den lineære akselerasjonen a¯. I dette tilfellet er vektorene til disse fysiske mengdene rettet i én retning. Denne likheten kan leses i revers: massen per akselerasjon er lik kraften som virker på kroppen.
Problem Solving
La oss vise et eksempel på et fysisk problem hvordan man bruker den vurderte loven.
Stenen f alt ned og økte hastigheten med 1,62 m/s hvert sekund. Det er nødvendig å bestemme kraften som virker på steinen hvis massen er 0,3 kg.
I følge definisjonen er akselerasjon hastigheten som endres med. I dette tilfellet er modulen:
a=v/t=1,62/1=1,62 m/s2.
Fordi produktet av masse vedakselerasjon vil gi oss ønsket kraft, så får vi:
F=ma=0,31,62=0,486 N.
Merk at alle kroppene som faller på Månen nær overflaten har den betraktede akselerasjonen. Dette betyr at kraften vi fant tilsvarer kraften til månens tyngdekraft.
