Другий закон Ньютона
Тепер ми розуміємо, що сила, маса і прискорення пов’язані між собою.
Чим більшу силу ми прикладаємо, тим з більшим прискоренням рухається тіло, однак це прискорення буде тим менше, чим більше маса цього тіла, т. Е. Чим воно “важче” (рис. 48). Як зв’язати ці величини? Це зробив Ньютон у своєму другому законі за допомогою дуже простий формулювання, яка виражається також дуже простим рівнянням:
“Прискорення, з яким рухається тіло, прямо пропорційно діючої на нього силі і обернено пропорційно його масі”.
Якщо позначити прискорення, як ми робили, через а, масу – через т, а силу через F, то рівняння другого закону Ньютона матиме такий вигляд:
а = F / m.
Це рівняння можна представити у такому вигляді: сила дорівнює добутку маси тіла на його прискорення. З цього випливає, що розмірність сили в одиницях СІ буде кг м / с2. Цю одиницю виміру називають ньютон.
Тепер ми можемо більш точно визначити поняття маси. Оскільки при одній і тій же силі прискорення виявляється тим менше, чим більше маса, то можна вважати, що маса визначає ступінь опору чинній силі. Чим більше маса, тим важче вивести тіло зі стану спокою або змінити швидкість його руху, т. Е. Тим більше інертність цього тіла. Тому масу в такому розумінні називають мірою інертності або інертною масою. Незабаром ми дізнаємося, що існує й інше розуміння маси.
Так само як і швидкість, сила і прискорення є векторними величинами, т. Е. Мають не тільки абсолютну величину, але і напрям. Адже одну і ту ж силу можна докладати і справа, і зліва, і знизу. Те ж відноситься до прискорення: воно може мати різні напрямки. Тому якщо записати другий закон у векторній формі, яка враховує напрямки, то він буде стверджувати, що сила не тільки викликає прискорення, але і те, що це прискорення відбувається в тому ж напрямку, в якому ця сила діє. А якщо на тіло діє відразу кілька сил? У цьому випадку треба застосувати вже відоме вам правило додавання векторів і отримати їх векторну суму, яку називають рівнодіючої. Саме пропорційно їй і буде прискорення тіла.
Якщо сила діє в напрямку, протилежному руху, то прискорення стає негативним. Негативне прискорення означає, що швидкість руху тіла знижується, т. Е. Відбувається уповільнене рух. Прикладом уповільненого руху є поступова зупинка будь-якого тіла, яка відбувається рано чи пізно, здавалося б, всупереч закону інерції. Уповільнення руху відбувається тому, що на рухоме тіло діє сила тертя або опору середовища, напрямок якої протилежно напрямку руху. Ця сила і створює негативне прискорення, завдяки якому швидкість поступово знижується аж до нульового значення.
Якщо рівнодіюча всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю, то і прискорення дорівнюватиме нулю. Це рівнозначно тому, як якщо б на це тіло не діяла взагалі ніяка сила. Напевно кожен з вас коли-небудь брав участь у такій забаві, як перетягування канату. У якийсь момент канат не переміщує, і його прапорець, що відзначає середину, не зрушується ні вправо, ні вліво. В результаті, хоча хлопці з різних кінців каната і прикладали чималі сили, рівнодіюча цих сил була рівна нулю і відповідно нульовим було прискорення, в результаті чого канат зберігав стан спокою.
Система, де рівнодіюча всіх сил дорівнює нулю, є інерціальній, т. Е. Все механічні процеси в ній відбуватимуться точно так само, як в системі, яка покоїться. Тому твердження Ньютона про те, що тіло не змінює швидкості в тому випадку, якщо воно не примушується до того зовнішніми силами, слід розуміти так: тіло зберігає стан спокою або рівномірного руху, якщо на нього не діють сили або їх рівнодіюча дорівнює нулю.
Перевірте свої знання
1. Сформулюйте перший закон Ньютона.
2. Напишіть формулу другого закону Ньютона. Що позначають букви в цьому рівнянні? Як можна трансформувати цю формулу?
3. Чим відрізняється маса тіла від його ваги?
4. Поясніть, чому масу вважають заходом інерції.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)