Втори закон на Нютон
Когато равнодействваща сила бута обект, обектът ускорява — ускорява се, забавя или променя посоката си. По-голямата сила значи по-голямо ускорение; по-масивният обект — по-малко ускорение.
Формулата
F = m · a
- F — сила (N): нетният натиск или дърпане, действащо на обекта
- m — маса (kg): колко материя има обектът — съпротивлението му на ускоряване
- a — ускорение (m/s²): колко бързо се променя скоростта на обекта всяка секунда
Разрешен пример
Количка 2 kg на под без триене се бута с постоянна сила 8 N. Колко бързо ускорява?
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
Провери се
Същото бутане 8 N действа сега на по-тежка количка 4 kg. Какво е ускорението ѝ?
- 4 m/s²
- Верен отговор: 2 m/s²
- 32 m/s²
Вярно! Удвояването на масата преполовява ускорението: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².
За да дадеш на първоначалната количка 2 kg двойно ускорение (8 m/s²), силата трябва да е…
- Верен отговор: 16 N
- 4 N
- 8 N
Точно — ускорението е пропорционално на силата: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.
Къде виждаш това
Пазарна количка е лесна за бутане, когато е празна, и трудна, когато е натоварена с продукти — съща сила, по-малко ускорение, защото масата нарасна. Двигателят на кола се усеща по-слаб, теглейки ремарке, по същата причина: равнодействващата сила остава сходна, но комбинираната маса е много по-голяма.
Чести грешки
Често погрешно разбиране е, че е нужна сила, за да се поддържа нещо в движение с постоянна скорост — сила е нужна само за промяна на скоростта, и обект в движение с нула равнодействваща сила се движи със същата скорост вечно. Друго е третирането на F = ma като „силата причинява скорост“ вместо „силата причинява ускорение“ — голяма сила върху голяма маса пак може да произведе миниатюрно ускорение.
Как се свързва
Това надгражда директно върху свободното падане и движението на хвърлено тяло, където гравитацията вече ускоряваше обекти — вторият закон на Нютон обяснява това ускорение като F = ma, с F — това е теглото на обекта. Води към запазване на импулса, което реално е вторият и третият закони на Нютон, приложени към два обекта, бутащи се едновременно.