Второй закон движения Ньютона. Сила, масса и ускорение

Связь силы с массой и ускорением :

Кондрат и Вася пытаются протолкнуть два разных стола, оба разного размера. Кондрат сильнее Вася и прилагает больше усилий. Итак, удастся ли ему сдвинуть стол?

Не обязательно! Это зависит от размера столов, которые они толкают. Точно так же, если бы столы были одинакового размера и только силы были бы разными, ускорение, с которым столы двигались бы, было бы другим.

Это потому, что сила, масса и ускорение взаимосвязаны. Это соотношение можно объяснить вторым законом движения Ньютона.

Но перед этим давайте сначала посмотрим на определения и свойства массы, ускорения и силы.

Оглавление

 

Что такое сила?

Простое определение силы —

Воздействие на тело, которое заставляет его изменить его существующее состояние.

Сила является векторной величиной и существует в различных формах, например, гравитационная, фрикционная, магнитная, ударная и т. Д.

Иногда силы меняют не состояние, а физическую форму объекта.

Единица силы в системе СИ — Ньютон. Один ньютон равен килограмму метра на секунду в квадрате.

Что такое ускорение?

Ускорение можно определить как

   Ускорение — это скорость изменения скорости во времени.

Ускорение также является векторной величиной. И его направление исходит именно от направления силы.

Он может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от характера изменений.

Ускорение зависит от скорости. Его единица СИ — метр в секунду в секунду (м / с 2 ).

Что такое масса?

Масса тела составляет физическую материю, которую оно содержит.

Масса — это внутреннее свойство. Обычно он измеряется в килограммах, который также является единицей СИ. Другие единицы включают фунты, атомную единицу массы и т. Д.

Масса конкретно не составляет размер тела.

Теннисный мяч и свинцовый мяч одинакового размера будут иметь разную массу. Это означает, что масса является естественным свойством и не может быть изменена без деформации объекта.

В чем разница между весом и массой?

Масса и Вес часто считаются одним и тем же. Но они разные. Вес может отличаться от места к месту из-за силы тяжести.

Связь между силой, массой и ускорением

Исаак Ньютон в своей книге «Principia Mathematica» наряду с другими исследованиями дал три закона движения.

Второй закон Ньютона объясняет взаимосвязь между силой, массой и ускорением.

В нем говорится, что:

Ускорение объекта зависит от двух переменных — чистой силы, действующей на объект, и массы объекта.

Это записывается в математической форме как:

Ускорение, (А) = (Сила / Масса) (Единицы - м / с 2 )

Это можно изменить как:

Сила, (F) = (Ускорение * Масса) (Единица- Н)

Согласно этому закону сила прямо пропорциональна массе и ускорению тела.

Если масса увеличивается, увеличивается и сила, и наоборот. Точно так же изменение ускорения напрямую влияет на силу.

ускорение массы

Связь между силой и ускорением

Сила — это векторная величина, имеющая как величину, так и направление. Ускорение и сила имеют одинаковое направление.

Когда к телу в прямом направлении прикладывается сила, в том же направлении создается положительное ускорение.

Наряду с направлением, ускорение и сила также влияют на величину друг друга. Маленькая сила означает меньшее ускорение, а большая сила означает большее ускорение.

Сила (F) ∝ Ускорение (A)

Связь между силой и массой

Принимая во внимание второй закон Ньютона, мы знаем, что сила и масса напрямую связаны.

Масса 10 килограммов требует больше силы по сравнению с массой 5 ​​килограммов.

Сила (F) ∝ Масса (M)

Понимание отношения через Пример:

В начале статьи вы читаете пример. Давайте использовать его снова, но на этот раз мы также предположим некоторые величины.

  • Для силы и ускорения, сохраняя постоянную массу

Кондрат толкает стол массой 50 кг с силой 20 Н. Вася тоже толкает стол весом 50 кг, но с силой 15 Н.

Здравый смысл подсказывает, что стол Кондрата будет иметь большее ускорение, чем стол Васи. Но давайте докажем это расчетами.

Для Кондрат масса = 50 кг и сила = 20 Н

Сила = (Масса * Ускорение) 

Поставив данное значение,

Ускорение = (Сила / Масса) = (20/50) = 0,4 м / с 2

Для Васи масса = 50 кг и сила = 15 Н

Сила = (Масса * Ускорение) 

Поставив данное значение,

Ускорение = (Сила / Масса) = (15/50) = 0,3 м / с 2

Из приведенного выше расчета очевидно, как изменение силы влияет на ускорение.

  • Сила и масса при постоянном ускорении:

Во втором примере Кондрат толкает стол весом 40 кг со скоростью 0,2 м / с 2 с некоторым усилием. И Вася толкает со скоростью 0,2 м / с 2 стола весом 50 кг с некоторой силой. Рассчитайте силу.

Для Кондрата масса = 50 кг и ускорение = 0,2 м / с 2.

Сила = (Масса * Ускорение) 

Поставив данное значение,

Сила (F) = (50 * 0,2) = 10 Н

Для Кондрата масса = 40 кг и ускорение = 0,2 м / с 2.

Сила = (Масса * Ускорение) 

Поставив данное значение,

Сила (F) = (40 * 0,2) = 8 Н

Наблюдая за примерами второго закона движения Ньютона, вы можете увидеть, что на силу напрямую влияет масса. Понимание через таблицу:

В предыдущем заголовке подробно объясняется соотношение силы с массой и ускорением. Но чтобы устранить дальнейшую путаницу, давайте изучим это через таблицу.

Фактор изменения Масса (M) Ускорение (А) Сила (F = M * A)
Масса 2кг 5 м / с 2  10N
Масса 4 кг 5 м / с 2  20N
Ускорение 2кг 3 м / с 2  6N
Ускорение 2кг 6 м / с 2  12N

Эта таблица также объясняет, как изменение только массы влияет на силу. Точно так же это также доказывает прямую связь ускорения с силой.

Расчет силы вручную и онлайн

Хотите знать, как рассчитать силу? Вот ответ. Вы можете рассчитать силу как вручную, так и в режиме онлайн.

Вручную:

Вычислить силу довольно просто. Просто выполните следующие действия:

  1. Измените массу и ускорение в единицах СИ.
  2. Умножьте массу на ускорение
  3. Вот вам ответ.

В сети:

В Интернете доступны математические и физические калькуляторы для быстрых вычислений

Theme: Elation by Kaira.
Cape Town, South Africa