החוק השני של ניוטון, המכונה חוק היסוד או עקרון היסוד של הדינמיקה, קובע זאת גוף מואץ אם מופעל עליו כוח, כלומר בכוח תמרון כמו משיכה או דחיפה של גוף.
כדי להבין טוב יותר את החוק הבסיסי, יש צורך להבהיר שני מושגי יסוד:
- הכוח המופעל על הגוף נקרא כוח נטו.
- נקרא שינוי המהירות שחווה הגוף הנע תְאוּצָה.
במילים אחרות, תאוצה של גוף פרופורציונאלית לכוח נטו המופעל עליו. כלומר, אם אנו מפעילים כוח גדול יותר, הגוף מגביר את התאוצה שלו.
עיקרון זה הוא חלק מחוקי ניוטון או חוקי התנועה, אשר פורסמו לראשונה בשנת 1687 על ידי הפיזיקאי והמתמטיקאי האנגלי אייזיק ניוטון בעבודתו. Principia Mathematica, והם המפתח להבנת תנועת הגופים.
נוסחת החוק השנייה של ניוטון
החוק השני של ניוטון מתבטא בנוסחה הבאה:
F = m.a
איפה:
- F הוא הכוח נטו. זה בא לידי ביטוי בניוטון (N)
- M הוא מסת הגוף. זה מתבטא בקילוגרמים (ק"ג).
- ל זו התאוצה שהגוף רוכש. זה מתבטא במטרים מעל ריבוע שני (m / s2).
דוגמה פשוטה להבנת נוסחה זו תהיה חישוב הכוח שיש להפעיל על כדורגל של 0.4 ק"ג בכדי לבעוט בו בתאוצה של 3.5 מ"ש.2. במקרה זה הנוסחה תהיה:
F = m.a
F = 0.4 ק"ג. 3.5 מ 'לשנייה2
F = 1.4 N
דוגמאות לחוק השני של ניוטון
את חוק היסוד של הדינמיקה ניתן לתאר בדוגמאות הבאות:
1. שני בנים ונדנדה
שני ילדים יושבים על נדנדה. אחד מהם מתנדנד במעט כוח והתאוצה שלו איטית יותר. הילד השני מתנדנד חזק יותר והתאוצה שלו גדולה יותר.
2. שתי התיבות
יש לנו שתי קופסאות: אחת של 15 ק"ג. ועוד 50 ק"ג. אם אנו מפעילים אותה כמות כוח להזיזם, התיבה הראשונה תעבור מהר יותר. אך אם נרצה ששתי התיבות ינועו באותה מהירות, נצטרך להפעיל יותר כוח על התיבה הכבדה יותר.
3. בועט בכדור
אם יש לנו כדור טניס וכדורגל ואנחנו בועטים בהם, לכדור הטניס תהיה תאוצה גדולה יותר, מכיוון שהוא הגוף עם פחות מסה. בעוד שלכדורגל תהיה תאוצה נמוכה יותר מכיוון שיש לו יותר מסה.
4. דחפו את המכונית
מכונית נעה עומדת באמצע הרחוב ועל הנהג לדחוף אותה כדי להביא אותה לבטיחות. בעוד הנהג משתמש בכוח משלו, המכונית נעה לאט, אך כאשר אנשים אחרים עוזרים לנהג לדחוף את המכונית, היא נעה מהר יותר, מכיוון שככל שהכוח גדול יותר, כך התאוצה גדולה יותר.
5. עגלת הסופרמרקט
אם עגלת המכולת ריקה, התאוצה שלה גדולה יותר גם אם לא מופעל כוח רב כל כך בעת דחיפתה. מצד שני, אם הוא מלא, התאוצה שלו נמוכה יותר ונדרש כוח נוסף כדי להתקדם.
6. פתח את הדלתות
פתיחת דלת שריונית דורשת כוח גדול יותר מזה שנדרש לפתיחת דלת עץ רגילה, שהיא קלה יותר.
7. כדור הגולף
על מנת שכדור הגולף יגיע לחור הרצוי, יש להכניס אליו כוח מסוים. אם מופעל מעט כוח, תאוצת הכדור תהיה פחותה והיא תעבור לאט, ואם הכוח המופעל גדול יותר, התאוצה תהיה גדולה יותר והכדור ינוע מהר יותר.
8. האופניים
החוק השני של ניוטון חל כשאנחנו רוכבים על אופניים. דיווש הוא כוח, המסה היא האופניים, ומשקל גופנו ותאוצה זה כמה מהר הם נעים.
9. קליעה
כדור הזריקה הוא ספורט אולימפי בו על הספורטאי לדחוף כדור מתכתי כבד מאוד, הנקרא כדור. ככל שהכוח שהופעל גדול יותר, כך התאוצה שהכדור ירכוש גדולה יותר ותלך רחוק יותר.
10. כדור הבאולינג
הכוח המופעל על הכדור מגביר את תאוצה וגורם לו לנוע במסלול, דופק את הפינים.
11. המשאית והמכונית
כדי שמכונית תתפקד, יש צורך במנוע לייצר כוח להגברת תאוצה של המכונית. ככל שהמכונית גדולה יותר כך היא תצטרך להאיץ יותר כוח. לכן, משאית דורשת יותר כוח מאשר מכונית נפוצה.
אולי אתה מעוניין לקרוא:
- חוקי ניוטון.
- חוקי קפלר.
- פיזיקה קלאסית
