Результирующая сила определяется как сумма всех сил , действующих на объекте. Пример? Когда вы пинаете футбольный мяч, мяч взлетает и движется по воздуху. В этот момент на мяч действует чистая сила. Когда мяч начинает возвращаться к земле и, наконец, останавливается, на мяч также действует чистая сила.
Второй закон Ньютона гласит, что «когда на объект действует чистая сила, этот объект должен ускоряться, то есть его скорость изменяется от секунды к секунде». Когда вы пинаете футбольный мяч в первый раз, он ускоряется, а когда футбольный мяч начинает тормозить до упора, он также ускоряется.
На объект может действовать несколько сил, и когда все эти силы складываются вместе, получается то, что мы называем чистой силой, действующей на объект.
Если результирующая сила прибавляется к нулю, то объект не ускоряется, следовательно, он движется с постоянной скоростью. Если чистая сила добавляется к ненулевому значению, то объект ускоряется.
В природе все силы противостоят другим силам, таким как трение или противодействующие силы гравитации. Силы могут вызывать ускорение только в том случае, если они превышают суммарные силы противодействия.
Если сила толкает объект, но связана с трением, объект не ускоряется. Точно так же, если сила противодействует гравитации, но меньше силы тяжести, действующей на объект, он не ускоряется.
Например, если толканию объекта силой 15 Ньютонов противодействует сила трения в 10 Ньютонов, объект ускоряется, как если бы его толкала чистая сила 5 Ньютонов без трения.
Второй закон Ньютона
Первый закон движения Ньютона предсказывает поведение объектов, для которых все существующие силы уравновешены.
Первый закон (иногда называемый законом инерции) гласит, что если силы, действующие на объект, уравновешены, то ускорение этого объекта будет 0 м / с / с. Объекты в равновесии (состояние, в котором все силы уравновешены) не ускоряются.
Согласно Ньютону, объект будет ускоряться только в том случае, если на него действует чистая или несбалансированная сила. Присутствие неуравновешенной силы ускоряет объект, изменяя его скорость, направление или скорость и направление.
Второй закон движения Ньютона
Этот закон относится к поведению объектов, для которого не все существующие силы сбалансированы. Второй закон гласит, что ускорение объекта зависит от двух переменных: суммарной силы, действующей на объект, и массы объекта.
Ускорение объекта напрямую зависит от чистой силы, действующей на объект, и обратно - от массы объекта. По мере увеличения силы, действующей на объект, ускорение объекта увеличивается.
По мере увеличения массы объекта ускорение объекта уменьшается. Второй закон движения Ньютона можно формально сформулировать следующим образом:
«Ускорение объекта, создаваемое чистой силой, прямо пропорционально величине чистой силы, в том же направлении, что и чистая сила, и обратно пропорционально массе объекта».
Это словесное утверждение можно выразить в виде уравнения следующим образом:
A = Fnet / м
Вышеупомянутое уравнение часто преобразуется в более знакомую форму, как показано ниже. Чистая сила равна произведению массы, умноженной на ускорение.
Fnet = m • a
Акцент всегда делается на чистой силе. Ускорение прямо пропорционально чистой силе. Чистая сила равна массе, умноженной на ускорение.
Ускорение в том же направлении, что и результирующая сила, - это ускорение, создаваемое чистой силой. Это чистая сила, которая связана с ускорением, чистая сила - это векторная сумма всех сил.
Если известны все индивидуальные силы, действующие на объект, то можно определить чистую силу.
Согласно вышеприведенному уравнению, единица силы равна единице массы, умноженной на единицу ускорения.
Подставив стандартные метрические единицы для силы, массы и ускорения в вышеприведенное уравнение, можно записать следующую эквивалентность единиц.
1 Ньютон = 1 кг • м / с2
Определение стандартной метрической единицы силы указано в приведенном выше уравнении. Один Ньютон определяется как количество силы, необходимое для получения массы 1 кг и ускорения 1 м / с / с.
Величина и уравнение
Согласно второму закону Ньютона, когда объект ускоряется, на него должна действовать результирующая сила. И наоборот, если на объект действует чистая сила, этот объект будет ускоряться.
Величина чистой силы, действующей на объект, равна массе объекта, умноженной на ускорение объекта, как показано в следующей формуле:
Чистая сила - это остаточная сила, создаваемая любым ускорением объекта, когда все противодействующие силы отменены.
Противодействующие силы уменьшают эффект ускорения, уменьшая результирующую силу ускорения, действующую на объект.
Если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то объект не ускоряется и находится в состоянии, которое мы называем равновесием.
Когда объект находится в равновесии, тогда две вещи могут быть верными: либо объект вообще не движется, либо объект движется с постоянной скоростью. Формула равновесия показана ниже:
Примеры
Рассмотрим гипотетическую ситуацию в космосе. Вы выходите в открытый космос и что-то ремонтируете на своем шаттле. Работая над предметом гаечным ключом, он сердится и выбрасывает гаечный ключ, что происходит?
Как только ключ выйдет из руки, он продолжит двигаться с той же скоростью, что и, когда вы его отпустили. Это пример ситуации с нулевой чистой силой. Ключ будет двигаться с той же скоростью и не будет ускоряться в космосе.
Если вы бросите тот же ключ на Землю, ключ упадет на землю и в конце концов остановится. Почему это прекратилось? На клавишу действует чистая сила, заставляющая ее замедляться и останавливаться.
В другом примере предположим, что вы находитесь на катке. Возьмите хоккейную шайбу и проведите ею по льду.
В конце концов хоккейная шайба замедлится и остановится даже на гладком скользком льду. Это еще один пример ситуации с ненулевой чистой силой.
Ссылки
- Кабинет физики. (2016). Второй закон Ньютона. 2 ноября 2017 г., с сайта Physicsclassroom.com Веб-сайт: Physicsclassroom.com.
- Карденас, Р. (2014). Что такое Net Force? - Определение, величина и уравнения. 11-2-2017, с http://study.com Сайт: study.com.
- МАК Паблишинг, ООО. (2017). Что такое чистая сила? 11-2-2017, с сайта Reference.com: reference.com.
- Равнодействующая сила. (nd) Пересмотренный полный словарь Вебстера. (1913). Получено 11 февраля 2017 г. с сайта thefreedictionary.com.
- Пирсон, А. (2008). Сила и движение Глава 5. Сила и движение. 2-11-2017, с веб-сайта Pearson Education Inc: Physics.gsu.edu.