Второй закон Ньютона

Содержание:

Определение 1

Второй закон Ньютона представляет собой основной закон динамики. Данный закон может выполняться только в инерциальных системах отсчета.

Формулируя второй закон, стоит обратить внимание на то, что в динамике вводятся масса тела $m$ и сила $\vec{F}$ , а также способы их измерения. Масса является количественной характеристикой инертных свойств тела и показывает реакцию тела на внешнее воздействие. Сила же $\vec{F}$ представляет из себя количественную меру действия одного объекта на другой.

2-ой закон Ньютона, определение и формула

Второй закон Ньютона – фундаментальный закон природы, являющийся обобщением опытных фактов, подразделяющихся на две категории:

Если на обладающие разной массой тела подействовать одной и той же силой, то приобретаемые телами ускорения окажутся обратно пропорциональны их массам:

$a ~ \frac{1}{m}$ , при $F = c o n s t$ .

Если силами различной величины подействовать на одно тело, то ускорения тела окажутся прямо пропорциональными приложенным силам:

$\vec{a} ~ \vec{F}$ , при $m = c o n s t$ .

Основной закон динамики был сформулирован Ньютоном путем обобщения данных фактов:

Определение 2

Сила, которая оказывает воздействие на тело, эквивалентна произведению массы тела на сообщаемое данной силой ускорение:

$\vec{F} = m \vec{a}$ .

Приведенное выражение и представляет собой второй закон Ньютона.

С помощью него стало возможным вычисление ускорение тела в случае, если известна его масса m и действующая на него сила $\vec{F}$ :

$\vec{a} = \frac{F'}{m}$ .

Определение 3

В Международной системе единиц $(С И)$ в качестве единицы силы считают такую силу, которая сообщающая телу массой $1 к г$ ускорение $1 м / с^{2}$ . Данная единица называется ньютоном $(Н)$ . В $(С И)$ ее принимают за эталон силы.

$1 Н = 1 \frac{к г \cdot м}{с^{2}}$ .

Равнодействующая сила

В том случае, если на тело одновременно воздействуют несколько сил, как например, $\vec{F_{1}}, \vec{F_{2}}$ и $\vec{F_{3}}$ , то силой $\vec{F}$ в формуле второго закона Ньютона считается равнодействующая всех сил это величина, выражающаяся в виде формулы:

$\vec{F} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}} + \vec{F_{3}}$ .

Рисунок $1.8.1 .$ Сила $\vec{F}$ – равнодействующая силы тяжести ${\vec{F}}_{Т}$ и силы нормального давления $\vec{F_{N}}$ , действующих на лыжницу на гладкой горе. Сила $\vec{F}$ вызывает ускорение лыжника.

В случае же, когда равнодействующая сила $\vec{F} = 0$ , тело будет пребывать в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Выходит, что формально второй закон Ньютона включает в себя в качестве частного случая первый закон Ньютона. Но первый закон Ньютона обладает более глубоким физическим значением. Он обуславливает существование инерциальных систем отсчета.