второй закон движения ньютона

Второй закон движения ньютона

Первый Закон Движения Исаака Ньютона гласит: «Тело в состоянии покоя будет оставаться в покое, а движущееся тело останется в движении, если на него не воздействует внешняя сила». Что же происходит с телом, когда к нему прикладывается внешняя сила? Эта ситуация описана вторым законом движения Ньютона.

Согласно НАСА, этот закон гласит: «Сила равна изменению импульса за изменение во времени. Для постоянной массы сила равна размаху массы». Это написано в математической форме как F = ma

F — сила, m — масса, a — ускорение. Математика позади этого довольно проста. Если вы удваиваете силу, вы удваиваете ускорение, но если вы удваиваете массу, вы сокращаете ускорение пополам.

Ньютон опубликовал свои законы движения в 1687 году в своей оригинальной работе «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» (Математические принципы естественной философии), в которой он формализовал описание того, как массивные тела движутся под воздействием внешних сил.

Ньютон раскрыл более раннюю работу Галилео Галилея, которая разработала первые точные законы движения масс, по словам Грега Ботуна, профессора физики в Университете штата Орегон. Эксперименты Галилея показали, что все тела ускоряются с одинаковой скоростью независимо от размера или массы. Ньютон также критиковал и расширил работу Рене Декарта, который также опубликовал набор законов природы в 1644 году, через два года после рождения Ньютона. Законы Декарта очень похожи на первый закон движения Ньютона.

Второй закон движения ньютона

Сила, ускорение и скорость

Второй закон Ньютона гласит, что когда постоянная сила действует на массивное тело, она заставляет ее ускоряться, т. е. Менять свою скорость с постоянной скоростью. В простейшем случае сила, приложенная к неподвижному объекту, заставляет его ускоряться в направлении силы. Однако, если объект уже находится в движении или если эта ситуация просматривается из движущейся инерциальной системы отсчета, это тело может ускориться, замедлить или изменить направление в зависимости от направления силы и направлений, которые объект и опорный кадр перемещаются относительно друг друга.

Жирные буквы F и a в уравнении указывают, что сила и ускорение являются векторными величинами, что означает, что они имеют как величину, так и направление. Сила может быть одной силой или может быть комбинацией более чем одной силы. В этом случае мы будем писать уравнение как ΣF = ma

Большая Σ (греческая буква сигма) представляет собой векторную сумму всех сил или чистой силы, действующих на тело.

Довольно сложно представить, что постоянное усилие к телу на неопределенный промежуток времени. В большинстве случаев силы могут применяться только в течение ограниченного времени, создавая так называемый импульс. Для массивного тела, движущегося в инерциальной системе отсчета без каких-либо других сил, таких как трение, действующее на него, определенный импульс вызовет определенное изменение его скорости. Тело может ускориться, замедлить или изменить направление, после чего тело продолжит движение с новой постоянной скоростью (если, конечно, импульс не остановит тело).

Постоянная сила

Однако есть одна ситуация, в которой мы сталкиваемся с постоянной силой — силой, вызванной гравитационным ускорением, которая заставляет массивные тела оказывать на Землю нисходящую силу. В этом случае постоянное ускорение под действием силы тяжести записывается как g, а второй закон Ньютона становится F = mg. Обратите внимание, что в этом случае F и g условно не записываются в виде векторов, потому что они всегда указывают в одном направлении вниз.

Произведение массового времени гравитационного ускорения, mg, известно как вес, что является еще одним видом силы. Без силы тяжести массивное тело не имеет веса, и без массивного тела гравитация не может вызвать силу. Чтобы преодолеть гравитацию и поднять массивное тело, вы должны создать восходящую силу ma, которая больше гравитационной силы вниз mg.

Второй закон Ньютона в действии

Ракеты, путешествующие через космос, охватывают все три закона движения Ньютона.

Если ракета должна замедляться, ускоряться или менять направление, сила используется, чтобы дать ей толчок, как правило, исходящий от двигателя. Величина силы и места, где она обеспечивает толчок, может изменить обе, скорость (амплитудную часть ускорения) и направление.

Теперь, когда мы знаем, как ведет себя массивное тело в инерциальной системе отсчета, когда оно подвергается внешней силе, например, как двигатели создают маневр ракеты, что происходит с телом, которое оказывает эту силу? Эта ситуация описана Третьим законом движения Ньютона.

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Напишите имя здесь