Newtons anden lov er måske den mest berømte af de tre love for klassisk mekanik, som en engelsk videnskabsmand postulerede i midten af det 17. århundrede. Faktisk, når man løser problemer i fysik for kroppens bevægelse og balance, ved alle, hvad produktet af masse og acceleration betyder. Lad os se nærmere på funktionerne i denne lov i denne artikel.
Stedet for Newtons anden lov i klassisk mekanik
Klassisk mekanik er baseret på tre søjler - tre love for Isaac Newton. Den første af dem beskriver kroppens adfærd, hvis ydre kræfter ikke virker på den, den anden beskriver denne adfærd, når sådanne kræfter opstår, og endelig er den tredje lov loven om legemers interaktion. Den anden lov indtager med god grund en central plads, da den forbinder det første og tredje postulat til en enkelt og harmonisk teori - klassisk mekanik.
En anden vigtig egenskab ved den anden lov er, at den tilbyderet matematisk værktøj til at kvantificere interaktionen er produktet af masse og acceleration. Den første og den tredje lov bruger den anden lov til at indhente kvantitativ information om magtprocessen.
Impuls of power
Længere i artiklen vil formlen for Newtons anden lov, som optræder i alle moderne fysiklærebøger, blive præsenteret. Ikke desto mindre gav skaberen af denne formel selv den i en lidt anden form.
Da han postulerede den anden lov, startede Newton fra den første. Det kan skrives matematisk ud fra mængden af momentum p¯. Det er lig med:
p¯=mv¯.
Mængden af bevægelse er en vektormængde, som er relateret til kroppens inertiegenskaber. Sidstnævnte bestemmes af massen m, som i ovenstående formel er koefficienten, der relaterer hastigheden v¯ og momentum p¯. Bemærk, at de sidste to karakteristika er vektormængder. De peger i samme retning.
Hvad vil der ske, hvis en ekstern kraft F¯ begynder at virke på en krop med momentum p¯? Det er rigtigt, momentum vil ændre sig med mængden dp¯. Desuden vil denne værdi være jo større i absolut værdi, jo længere kraften F¯ virker på kroppen. Dette eksperimentelt etablerede faktum giver os mulighed for at skrive følgende lighed:
F¯dt=dp¯.
Denne formel er Newtons 2. lov, præsenteret af videnskabsmanden selv i sine værker. En vigtig konklusion følger af den: vektorenændringer i momentum er altid rettet i samme retning som vektoren for den kraft, der forårsagede denne ændring. I dette udtryk kaldes venstre side for kraftens impuls. Dette navn har ført til, at selve mængden af momentum ofte kaldes momentum.
Kraft, masse og acceleration
Nu får vi den almindeligt accepterede formel for den betragtede lov i klassisk mekanik. For at gøre dette, erstatter vi værdien dp¯ i udtrykket i det foregående afsnit og dividerer begge sider af ligningen med tiden dt. Vi har:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Den tidsafledede af hastigheden er den lineære acceleration a¯. Derfor kan den sidste lighed omskrives som:
F¯=ma¯.
Den ydre kraft F¯, der virker på det betragtede legeme, fører således til den lineære acceleration a¯. I dette tilfælde er vektorerne af disse fysiske størrelser rettet i én retning. Denne lighed kan læses omvendt: massen pr. acceleration er lig med kraften, der virker på kroppen.
Problemløsning
Lad os vise eksemplet med et fysisk problem, hvordan man bruger den overvejede lov.
Stenen faldt ned og øgede sin hastighed med 1,62 m/s hvert sekund. Det er nødvendigt at bestemme kraften, der virker på stenen, hvis dens masse er 0,3 kg.
Ifølge definitionen er acceleration den hastighed, hvormed hastigheden ændres. I dette tilfælde er dens modul:
a=v/t=1,62/1=1,62 m/s2.
Fordi produktet af masse vedacceleration vil give os den ønskede kraft, så får vi:
F=ma=0,31,62=0,486 N.
Bemærk, at alle de kroppe, der falder på Månen nær dens overflade, har den betragtede acceleration. Det betyder, at den kraft, vi fandt, svarer til kraften af månens tyngdekraft.
