กฎข้อที่สองของนิวตัน
เมื่อแรงลัพธ์ดันวัตถุ วัตถุเร่งขึ้น — เร็วขึ้น ช้าลง หรือเปลี่ยนทิศ แรงยิ่งใหญ่ความเร่งยิ่งมาก วัตถุยิ่งมวลมากความเร่งยิ่งน้อย
สูตร
F = m · a
- F — แรง (N): แรงดันหรือดึงลัพธ์ที่กระทำวัตถุ
- m — มวล (kg): วัตถุมีสสารเท่าใด — ความต้านการถูกเร่ง
- a — ความเร่ง (m/s²): ความเร็วของวัตถุเปลี่ยนแต่ละวินาทีเร็วเพียงใด
ตัวอย่างที่แก้ไข
รถ 2 kg บนพื้นไร้แรงเสียดทานถูกดันด้วยแรงคงที่ 8 N มันเร่งเร็วเพียงใด
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
ทดสอบความเข้าใจของคุณ
แรงดัน 8 N เดิมกระทำรถหนักกว่า 4 kg ความเร่งเป็นเท่าใด
- 4 m/s²
- คำตอบที่ถูกต้อง: 2 m/s²
- 32 m/s²
ถูกต้อง! การเพิ่มมวลเป็นสองเท่าทำให้ความเร่งลดลงครึ่งหนึ่ง: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s²
ให้รถ 2 kg เดิมเร่งเป็นสองเท่า (8 m/s²) แรงต้องเป็น…
- คำตอบที่ถูกต้อง: 16 N
- 4 N
- 8 N
ถูกต้องเลย — ความเร่งเป็นสัดส่วนกับแรง: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N
พบเห็นได้ที่ไหน
รถเข็นช้อปปิ้งนั้นเข็นได้ง่ายเมื่อว่างเปล่า แต่เข็นยากเมื่อเต็มไปด้วยของชำ — แรงเดียวกัน ความเร่งน้อยกว่า เพราะมวลเพิ่มขึ้น มอเตอร์รถยนต์สัมผัสได้อ่อนแอลงเมื่อลากเทรลเลอร์ด้วยเหตุผลเดียวกัน: แรงสุทธิยังคงคล้ายกัน แต่มวลรวมกันมีขนาดใหญ่ขึ้นมาก
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
ความเข้าใจผิดทั่วไปคือจำเป็นต้องใช้แรงในการรักษาวัตถุให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ — แรงจำเป็นเฉพาะเพื่อเปลี่ยนความเร็ว และวัตถุในการเคลื่อนที่ที่มีแรงสุทธิเป็นศูนย์จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันตลอดไป อีกอย่างคือการพิจารณา F = ma ว่าเป็น «แรงสร้างความเร็ว» แทนที่จะเป็น «แรงสร้างความเร่ง» — แรงมากในมวลมากยังสามารถสร้างความเร่งเล็กน้อยได้
เชื่อมโยงอย่างไร
สิ่งนี้สร้างขึ้นจากการตกอิสระและการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์โดยตรง โดยแรงโน้มถ่วงได้ทำให้วัตถุเร่งความเร็วแล้ว — กฎข้อที่สองของนิวตันอธิบายความเร่งนั้นเป็น F = ma โดยที่ F คือน้ำหนักของวัตถุ นี่นำไปสู่การอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งเป็นกฎข้อที่สองและสามของนิวตันที่นำไปใช้กับวัตถุสองชิ้นที่ดันกันพร้อมกัน