Permohonan, eksperimen dan latihan undang -undang kedua Newton

The Undang -undang Kedua Newton o Undang -undang asas dinamik menetapkan bahawa jika objek tertakluk kepada daya atau satu set daya yang tidak dibatalkan, maka objek akan mempercepatkan ke arah daya yang terhasil, kerana pecutan berkadar dengan intensitas daya bersih tersebut dan berkadar songsang dengan jisim objek.

Yeah F adalah kekuatan bersih, M Jisim objek dan ke Percepatan yang diperolehnya, maka undang -undang kedua Newton akan dinyatakan secara matematik: ke = F / M atau dengan cara yang paling biasa F = M∙ke

Penjelasan Undang -undang Kedua Newton. Sumber: Diri Diri.

[TOC]

Penjelasan dan Formula

Seperti yang dijelaskan di atas, cara biasa untuk menyatakan undang -undang kedua adalah dengan formula:

F = M∙ke

Kedua -dua pecutan dan daya harus diukur dari sistem rujukan inersia. Perhatikan bahawa jisim adalah jumlah yang positif, jadi titik pecutan ke arah yang sama dengan daya yang terhasil.

Perhatikan juga bahawa apabila daya yang terhasil tidak sah (F = 0) Maka pecutan juga akan menjadi tidak sah ( ke = 0 ) selagi M> 0. Hasil ini sepenuhnya dipersetujui dengan undang -undang pertama atau undang -undang inersia Newton.

Undang -undang pertama Newton menetapkan sistem rujukan inersia seperti yang bergerak dengan kelajuan berterusan berkenaan dengan zarah percuma. Dalam amalan dan untuk tujuan aplikasi yang paling biasa, sistem rujukan tetap ke tanah atau yang lain yang bergerak pada kelajuan tetap berkenaan dengan itu, akan dianggap inersia.

Kekuatan adalah ungkapan matematik interaksi objek dengan persekitaran. Kekuatan boleh menjadi jumlah yang tetap atau perubahan dengan masa, kedudukan dan kelajuan objek.

Unit dalam Sistem Antarabangsa (SI) untuk kekerasan ialah Newton (N). Jisim dalam (Si) diukur dalam (kg) dan pecutan dalam (m/s²). Kekuatan Newton adalah kekuatan yang diperlukan untuk mempercepat objek 1 kg jisim pada 1 m/s² .

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Objek jisim m dilepaskan dari ketinggian tertentu dan pecutan kejatuhan 9.8 m/s² diukur.

Begitu juga dengan jisim massa M 'dan satu lagi Massa M "dan satu lagi. Hasilnya selalu pecutan graviti yang dilambangkan dengan g dan bernilai 9.8 m/s². Dalam eksperimen ini bentuk objek dan nilai jisimnya sedemikian rupa sehingga daya akibat rintangan udara diabaikan.

Boleh melayani anda: kalsium fluorida (CAF2): struktur, sifat, kegunaan

Diminta untuk mencari model untuk daya tarikan terestrial (dikenali sebagai berat) yang selaras dengan hasil eksperimen.

Penyelesaian

Kami memilih sistem rujukan inersia (tetap berkenaan dengan lantai) dengan arah positif paksi x menegak dan ke bawah.

Satu -satunya daya yang bertindak pada objek massa m Ia adalah tarikan terestrial, daya itu dipanggil berat badan P, Bagaimana ia menunjuk adalah positif.

Pecutan yang diperoleh oleh objek massa m Sebaik sahaja ia dibebaskan adalah a = g , Tary turun dan positif.

Kami mencadangkan undang -undang kedua Newton

P = m a

Apa yang akan menjadi model p supaya pecutan yang diramalkan oleh undang -undang kedua adalah g tanpa mengira nilai m ? : Satu -satunya alternatif ialah p = m g setiap kali m> 0.

m g = m a Di mana kita membersihkan: a = g

Kami menyimpulkan bahawa berat badan, daya yang mana bumi menarik objek akan menjadi jisim objek yang didarab dengan pecutan graviti dan arahnya adalah menegak dan disasarkan.

P = m∙g

Latihan 2

Blok jisim 2 kg terletak di lantai yang lancar dan mendatar. Sekiranya daya 1 n digunakan, pecutan memperoleh blok dan kelajuan apa selepas 1 s.

Penyelesaian

Perkara pertama ialah menentukan sistem koordinat inersia. Satu telah dipilih dengan paksi x di atas lantai dan paksi dan tegak lurus kepadanya. Kemudian gambarajah kuasa dibuat, meletakkan daya kerana interaksi blok dengan persekitarannya.

Daya p mewakili berat badan, daya yang mana planet bumi menarik blok massa m.

Daya n mewakili normal, ia adalah daya ke atas bahawa permukaan lantai menggunakan blok m. Diketahui bahawa n mengimbangi tepat ke p kerana blok tidak bergerak ke arah menegak.

F ialah daya mendatar yang digunakan untuk menyekat m, yang menunjukkan arah positif paksi x.

Kekuatan bersih adalah jumlah semua daya di blok massa m. Jumlah vektor f, p dan n dibuat. Oleh kerana p dan n adalah sama dan bertentangan, mereka membatalkan satu sama lain, dan daya bersih adalah f.

Supaya pecutan yang terhasil akan menjadi kuota kekuatan bersih antara jisim:

Boleh melayani anda: Kelebihan mekanikal: formula, persamaan, pengiraan dan contoh

a = f / m = 1 n / 2 kg = 0.5 m / s²

Apabila blok bermula dari selebihnya selepas 1s kelajuannya akan berubah 0 m/s pada 0.5 m/s .

Permohonan undang -undang kedua Newton

Pecutan lif

Seorang budak lelaki menggunakan bilik mandi untuk mengukur berat badannya. Nilai yang anda dapat ialah 50 kg. Kemudian budak itu mengambil berat lif bangunannya, kerana dia ingin mengukur pecutan lif bermula. Keputusan yang diperoleh apabila ia bermula adalah:

• Skala mencatatkan berat 58 kg untuk 1.5 s
• Kemudian ukur 50 kg lagi.

Dengan data ini, hitung pecutan lif dan kelajuan yang anda perolehi.

Penyelesaian

Skala mengukur berat badan dalam unit yang dipanggil Kilogram_fuerza. Secara definisi, kilogram_fuerza adalah kekuatan yang mana bumi planet menarik objek 1 kg jisim.

Apabila satu -satunya daya yang bertindak pada objek adalah beratnya, maka ia memperoleh pecutan 9.8 m/s². Jadi 1 kg_f bersamaan dengan 9.8 n.

Berat badan P budak lelaki itu kemudian 50 kg*9.8m/s² = 490 n

Semasa pecutan skala menimbulkan daya N Pada 58 kg_f lelaki bersamaan dengan 58 kg * 9.8 m/s² = 568.4 n.

Percepatan lif akan diberikan oleh:

A = n/m - g = 568.4 n / 50 kg - 9.8 m/s² = 1.57 m/s²

Kelajuan yang diperoleh oleh lif selepas 1.5 s dengan 1 pecutan.57 m/s² adalah:

v = a * t = 1.57 m/s² * 1.5 s = 2.36 m/s = 8.5 km/j

Angka berikut menunjukkan skim pasukan yang bertindak pada budak lelaki itu:

Botol mayonis

Seorang kanak -kanak melepasi botol saudaranya kepada abangnya, yang berada di hujung meja. Kerana itu ia memacinya sedemikian rupa sehingga memperoleh kelajuan 3 m/s. Oleh kerana botol dibebaskan sehingga ia berhenti di hujung meja yang bertentangan dengan laluannya ialah 1.5 m.

Tentukan nilai daya geseran yang meja di atas botol, mengetahui bahawa ia mempunyai jisim 0.45 kg.

Penyelesaian

Pertama kita akan menentukan pecutan brek. Untuk ini kita akan menggunakan hubungan berikut, sudah diketahui pergerakan rectilinear yang dipercepatkan secara seragam:

Vf² = vi ² + 2 * a * d

di mana Vf adalah kelajuan akhir, Melihat Kelajuan awal, ke pecutan dan d Anjakan.

Boleh melayani anda: elektrik dinamik

Percepatan yang diperoleh dari hubungan sebelumnya adalah, di mana anjakan botol telah diambil sebagai positif.

a = (0 - 9 (m / s) ²) / (2*1.5 m) = -3 m/s²

Daya bersih pada botol mayonis adalah daya geseran, kerana normal dan berat botol seimbang: fnet = sejuk.

Fr = m * a = 0.45 kg * (-3 m/s²) = -1.35 n = -0.14 kg-f

Eksperimen kanak -kanak

Kanak -kanak dan orang dewasa juga boleh menjalankan pengalaman mudah yang membolehkan mereka mengesahkan bahawa undang -undang kedua Newton benar -benar berfungsi dalam kehidupan sebenar. Berikut adalah dua kebaikan yang menarik:

Eksperimen 1

Percubaan mudah memerlukan bilik mandi dan lif. Ambil berat bilik mandi ke lif dan rekod nilai yang ditandakan semasa permulaan kenaikan, permulaan boot dan semasa tempoh yang bergerak pada kelajuan tetap. Kirakan pecutan lif yang sepadan dengan setiap kes.

Eksperimen 2

1. Ambil kereta mainan yang mempunyai roda anda dilincirkan dengan baik
2. Pegang tali yang melampau.
3. Di pinggir meja, selamatkan pensil, atau objek silinder dan licin yang lain di mana tali akan berlalu.
4. Di hujung tali yang lain menggantung bakul kecil, yang mana ia akan meletakkan beberapa duit syiling atau sesuatu yang berfungsi untuk berat badan.

Skim eksperimen ditunjukkan di bawah:

• Lepaskan kereta dan perhatikan bagaimana ia mempercepatkan.
• Kemudian tingkatkan jisim kereta dengan meletakkan duit syiling di atasnya, atau sesuatu yang meningkatkan jisimnya.
• Katakan jika pecutan meningkat atau berkurangan. Letakkan lebih banyak doh di atas kereta, perhatikan bagaimana ia mempercepatkan dan menyimpulkan.

Maka kereta itu ditinggalkan tanpa berat tambahan dan biarkan ia mempercepatkan. Maka lebih banyak berat badan diletakkan di atas bakul untuk meningkatkan daya yang digunakan untuk kereta.

• Bandingkan pecutan dengan kes sebelumnya, tunjukkan sama ada ia meningkat atau berkurangan. Anda boleh mengulangi menambah lebih banyak berat badan ke bakul dan memerhatikan pecutan kereta.
• Nyatakan sama ada ia meningkat atau berkurangan.
• Menganalisis hasil anda dan katakan sama ada mereka bersetuju dengan undang -undang kedua Newton.

Artikel yang menarik

Contoh undang -undang kedua Newton.

Undang -undang pertama Newton.

Contoh undang -undang kedua Newton.

Rujukan

1. Alonso m., Finn e. 1970. Fizik Jilid I: Mekanik. Dana pendidikan antara Amerika s.Ke. 156-163.
2. Hewitt, ms. 2012. Sains Fizikal Konsep. Edisi Kelima. 41-46.
3. Young, Hugh. 2015. Fizik universiti dengan fizik moden. Edisi ke -14. Pearson. 108-115.