Undang-undang kedua Newton mungkin merupakan yang paling terkenal daripada tiga undang-undang mekanik klasik yang dikemukakan oleh saintis Inggeris pada pertengahan abad ke-17. Sesungguhnya, apabila menyelesaikan masalah dalam fizik untuk pergerakan dan keseimbangan badan, semua orang tahu apa maksud hasil jisim dan pecutan. Mari kita lihat dengan lebih dekat ciri undang-undang ini dalam artikel ini.
Tempat hukum kedua Newton dalam mekanik klasik
Mekanik klasik adalah berdasarkan tiga tiang - tiga undang-undang Isaac Newton. Yang pertama menerangkan tingkah laku badan jika kuasa luar tidak bertindak ke atasnya, yang kedua menerangkan tingkah laku ini apabila kuasa sedemikian timbul, dan akhirnya, undang-undang ketiga ialah undang-undang interaksi badan. Undang-undang kedua menduduki tempat utama untuk alasan yang baik, kerana ia menghubungkan postulat pertama dan ketiga ke dalam teori tunggal dan harmoni - mekanik klasik.
Satu lagi ciri penting undang-undang kedua ialah ia menawarkanalat matematik untuk mengukur interaksi ialah hasil darab jisim dan pecutan. Undang-undang pertama dan ketiga menggunakan undang-undang kedua untuk mendapatkan maklumat kuantitatif tentang proses daya.
Impuls kuasa
Selanjutnya dalam artikel, formula undang-undang kedua Newton, yang terdapat dalam semua buku teks fizik moden, akan dibentangkan. Namun begitu, pada mulanya pencipta formula ini sendiri memberikannya dalam bentuk yang sedikit berbeza.
Apabila membuat postulat hukum kedua, Newton bermula dari yang pertama. Ia boleh ditulis secara matematik dari segi jumlah momentum p¯. Ia sama dengan:
p¯=mv¯.
Jumlah pergerakan ialah kuantiti vektor, yang berkaitan dengan sifat inersia badan. Yang terakhir ditentukan oleh jisim m, yang dalam formula di atas adalah pekali yang menghubungkan kelajuan v dan momentum p. Perhatikan bahawa dua ciri terakhir ialah kuantiti vektor. Mereka menunjuk ke arah yang sama.
Apakah yang akan berlaku jika beberapa daya luar F¯ mula bertindak ke atas jasad dengan momentum p¯? Betul, momentum akan berubah mengikut jumlah dp¯. Selain itu, nilai ini akan menjadi lebih besar dalam nilai mutlak, lebih lama daya F¯ bertindak ke atas badan. Fakta yang ditubuhkan secara eksperimen ini membolehkan kita menulis kesamaan berikut:
F¯dt=dp¯.
Formula ini ialah undang-undang ke-2 Newton, yang dikemukakan oleh saintis itu sendiri dalam karyanya. Kesimpulan penting berikut daripadanya: vektorperubahan dalam momentum sentiasa diarahkan ke arah yang sama dengan vektor daya yang menyebabkan perubahan ini. Dalam ungkapan ini, bahagian kiri dipanggil impuls daya. Nama ini telah membawa kepada fakta bahawa jumlah momentum itu sendiri sering dipanggil momentum.
Daya, jisim dan pecutan
Kini kita mendapat formula yang diterima umum bagi undang-undang mekanik klasik yang dipertimbangkan. Untuk melakukan ini, kami menggantikan nilai dp¯ ke dalam ungkapan dalam perenggan sebelumnya dan membahagikan kedua-dua belah persamaan dengan masa dt. Kami ada:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Terbitan masa halaju ialah pecutan linear a¯. Oleh itu, kesamaan terakhir boleh ditulis semula sebagai:
F¯=ma¯.
Oleh itu, daya luaran F¯ yang bertindak pada jasad yang dipertimbangkan membawa kepada pecutan linear a¯. Dalam kes ini, vektor kuantiti fizik ini diarahkan ke satu arah. Kesamaan ini boleh dibaca secara terbalik: jisim setiap pecutan adalah sama dengan daya yang bertindak ke atas jasad itu.
Menyelesaikan Masalah
Mari tunjukkan pada contoh masalah fizikal cara menggunakan undang-undang yang dipertimbangkan.
Terjatuh, batu itu meningkatkan kelajuannya sebanyak 1.62 m/s setiap saat. Adalah perlu untuk menentukan daya yang bertindak ke atas batu jika jisimnya ialah 0.3 kg.
Mengikut takrifan, pecutan ialah kadar perubahan kelajuan. Dalam kes ini, modulusnya ialah:
a=v/t=1.62/1=1.62 m/s2.
Kerana hasil darab jisim denganpecutan akan memberi kita daya yang diingini, maka kita dapat:
F=ma=0.31.62=0.486 N.
Perhatikan bahawa semua jasad yang jatuh di Bulan berhampiran permukaannya mempunyai pecutan yang dianggap. Ini bermakna daya yang kami temui sepadan dengan daya graviti bulan.
