Newton második törvénye
Amikor eredő erő hat egy tárgyra, a tárgy gyorsul — felgyorsul, lelassul vagy irányt változtat. Minél nagyobb az erő, annál nagyobb a gyorsulás; minél tömegesebb a tárgy, annál kisebb a gyorsulás.
A képlet
F = m · a
- F — erő (N): a tárgyra ható eredő toló vagy húzó hatás
- m — tömeg (kg): mennyi anyag van a tárgyban — a gyorsítással szembeni ellenállása
- a — gyorsulás (m/s²): milyen gyorsan változik a tárgy sebessége másodpercenként
Megoldott példa
Egy 2 kg-os kocsi súrlódásmentes padlón álló 8 N-os egyenletes erővel tolják. Milyen gyorsan gyorsul fel?
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
Teszteld magad
Ugyanaz a 8 N-os tolás most egy nehezebb, 4 kg-os kocsin hat. Mekkora a gyorsulása?
- 4 m/s²
- Helyes válasz: 2 m/s²
- 32 m/s²
Igaz! A tömeg megduplázása felezi a gyorsulást: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².
Az eredeti 2 kg-os kocsi kétszeres gyorsulásához (8 m/s²) az erőnek …
- Helyes válasz: 16 N
- 4 N
- 8 N
Pontosan — a gyorsulás arányos az erővel: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.
Hol találkozol vele
Egy bevásárlókocsit könnyű tolni üresen, és nehéz tolni bevásárlással megrakva — ugyanaz az erő, kisebb gyorsulás, mert a tömeg megnőtt. Egy autó motorja gyengébbnek érzi magát, ha utánfutót húz ugyanezen okból: a nettó erő hasonló marad, de az együttes tömeg sokkal nagyobb.
Gyakori hibák
Gyakori tévhit, hogy erőre van szükség ahhoz, hogy valami állandó sebességgel mozogjon — erőre csak a sebesség megváltoztatásához van szükség, és egy nulla eredő erővel mozgó tárgy örökké ugyanazzal a sebességgel halad tovább. Egy másik hiba az F = ma-t 'az erő sebességet okoz'-ként kezelni ahelyett, hogy 'az erő gyorsulást okoz' — egy nagy erő egy nagy tömegen még mindig apró gyorsulást eredményezhet.
Hogyan kapcsolódik
Ez közvetlenül a szabadesésre és a ferde hajításra épül, ahol a gravitáció már gyorsította a tárgyakat — Newton második törvénye megmagyarázza ezt a gyorsulást mint F = ma-t, ahol F a tárgy súlya. Az impulzusmegmaradáshoz vezet, amely valójában Newton második és harmadik törvénye, alkalmazva két, egymást egyszerre toló tárgyra.