Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea:

  • Definiți forța netă, forța externă și sistemul.
  • Înțelegeți a doua lege a mișcării lui Newton.
  • Aplicați a doua lege a lui Newton pentru a determina greutatea unui obiect.

A doua lege a mișcării lui Newton este strâns legată de prima lege a mișcării a lui Newton. Se afirmă matematic relația cauză-efect dintre forță și schimbările de mișcare. A doua lege a mișcării lui Newton este mai cantitativă și este utilizată pe scară largă pentru a calcula ce se întâmplă în situații care implică o forță. Înainte de a putea scrie a doua lege a lui Newton ca o ecuație simplă care oferă relația exactă de forță, masă și accelerație, trebuie să clarificăm câteva idei care au fost deja menționate.

În primul rând, ce înțelegem prin schimbarea mișcării? Răspunsul este că o modificare a mișcării este echivalentă cu o modificare a vitezei. O modificare a vitezei înseamnă, prin definiție, că există o accelerație. Prima lege a lui Newton spune că o forță externă netă provoacă o schimbare în mișcare; astfel, vedem că o forță externă netă determină accelerarea.

O altă întrebare apare imediat. Ce înțelegem prin forță externă? O noțiune intuitivă de extern este corectă - o forță externă acționează din afara sistemului de interes. De exemplu, în Figura 1 (a) sistemul de interes este vagonul plus copilul din el. Cele două forțe exercitate de ceilalți copii sunt forțe externe. O forță internă acționează între elementele sistemului. Din nou, uitându-ne la Figura 1 (a), forța copilului din vagon exercită să atârne de vagon este o forță internă între elementele sistemului de interes. Numai forțele externe afectează mișcarea unui sistem, conform primei legi a lui Newton. (Forțele interne se anulează, așa cum vom vedea în secțiunea următoare.) Trebuie să definiți limitele sistemului înainte de a putea determina ce forțe sunt externe. Uneori sistemul este evident, în timp ce alteori identificarea granițelor unui sistem este mai subtilă. Conceptul de sistem este fundamental pentru multe domenii ale fizicii, la fel ca și aplicarea corectă a legilor lui Newton. Acest concept va fi revizuit de multe ori în călătoria noastră prin fizică.

doua

Figura 1. Diferite forțe exercitate asupra aceleiași mase produc accelerații diferite. (a) Doi copii împing un vagon cu un copil în el. Sunt arătate săgețile care reprezintă toate forțele externe. Sistemul de interes este vagonul și călărețul său. Greutatea w ale sistemului și suportul solului N sunt, de asemenea, prezentate pentru a fi complete și se presupune că se anulează. Vectorul f reprezintă fricțiunea care acționează asupra vagonului și acționează spre stânga, opunându-se mișcării vagonului. (b) Toate forțele externe care acționează asupra sistemului se adună pentru a produce o forță netă, Fnet. Diagrama corpului liber prezintă toate forțele care acționează asupra sistemului de interes. Punctul reprezintă centrul de masă al sistemului. Fiecare vector de forță se extinde de la acest punct. Deoarece există două forțe care acționează spre dreapta, desenăm vectorii în mod coliniar. (c) O forță externă netă mai mare produce o accelerație mai mare (a ′> a) când un adult îl împinge pe copil.