Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Όταν συνισταμένη δύναμη ωθεί ένα αντικείμενο, το αντικείμενο επιταχύνει — επιταχύνει, επιβραδύνεται, ή αλλάζει διεύθυνση. Όσο μεγαλύτερη η δύναμη, τόσο μεγαλύτερη η επιτάχυνση· όσο πιο μαζικό το αντικείμενο, τόσο μικρότερη η επιτάχυνση.
Ο τύπος
F = m · a
- F — δύναμη (N): η συνισταμένη ώθηση ή έλξη που ασκείται στο αντικείμενο
- m — μάζα (kg): πόση ύλη έχει το αντικείμενο — η αντίστασή του στο να επιταχυνθεί
- a — επιτάχυνση (m/s²): πόσο γρήγορα αλλάζει η ταχύτητα του αντικειμένου κάθε δευτερόλεπτο
Λυμένο παράδειγμα
Καρότσι 2 kg σε πάτωμα χωρίς τριβή ωθείται με σταθερή δύναμη 8 N. Πόσο γρήγορα επιταχύνει;
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
Τεστ εαυτού
Η ίδια ώθηση 8 N τώρα ασκείται σε βαρύτερο καρότσι 4 kg. Ποια είναι η επιτάχυνσή του;
- 4 m/s²
- Σωστή απάντηση: 2 m/s²
- 32 m/s²
Σωστά! Ο διπλασιασμός της μάζας μισοποιεί την επιτάχυνση: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².
Για να δώσεις στο αρχικό καρότσι 2 kg διπλάσια επιτάχυνση (8 m/s²), η δύναμη πρέπει να είναι…
- Σωστή απάντηση: 16 N
- 4 N
- 8 N
Ακριβώς — η επιτάχυνση είναι ανάλογη της δύναμης: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.
Πού το βλέπεις
Ένα καροτσάκι σούπερ μάρκετ σπρώχνεται εύκολα άδειο και δύσκολα φορτωμένο με ψώνια — ίδια δύναμη, μικρότερη επιτάχυνση, γιατί η μάζα μεγάλωσε. Ο κινητήρας ενός αυτοκινήτου νιώθεται ασθενέστερος ρυμουλκώντας ρεμορούκιο για τον ίδιο λόγο: η συνισταμένη δύναμη μένει παρόμοια, αλλά η συνολική μάζα είναι πολύ μεγαλύτερη.
Συχνά λάθη
Συνηθισμένη παρανόηση είναι ότι χρειάζεται δύναμη για να κρατιέται κάτι σε σταθερή ταχύτητα — δύναμη χρειάζεται μόνο για να αλλάξει η ταχύτητα και σώμα σε κίνηση με μηδενική συνισταμένη κινείται με την ίδια ταχύτητα για πάντα. Άλλο είναι να διαβάζεις F = ma ως «η δύναμη προκαλεί ταχύτητα» αντί «η δύναμη προκαλεί επιτάχυνση» — μεγάλη δύναμη πάνω σε μεγάλη μάζα μπορεί να δώσει πάλι μικροσκοπική επιτάχυνση.
Πώς συνδέεται
Αυτό στηρίζεται απευθείας στην ελεύθερη πτώση και την κίνηση βλημάτων, όπου η βαρύτητα ήδη επιτάχυνε σώματα — ο δεύτερος νόμος Newton εξηγεί εκείνη την επιτάχυνση ως F = ma, με F το βάρος του σώματος. Οδηγεί στη διατήρηση της ορμής, που είναι ουσιαστικά ο δεύτερος και τρίτος νόμος εφαρμοσμένοι σε δύο σώματα που σπρώχνουν μεταξύ τους ταυτόχρονα.