Другий закон Ньютона
Коли рівнодійна сила діє на тіло, воно прискорюється — рухається швидше, повільніше або змінює напрямок. Більша сила дає більше прискорення; масніше тіло — менше прискорення.
Формула
F = m · a
- F — сила (N): рівнодійний поштовх чи потяг, що діє на тіло
- m — маса (kg): скільки речовини має тіло — його опір прискоренню
- a — прискорення (m/s²): як швидко змінюється швидкість тіла щосекунди
Розв'язаний приклад
Візок масою 2 кг на підлозі без тертя штовхають сталою силою 8 N. Наскільки швидко він розганяється?
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
Перевірте себе
Той самий поштовх 8 N тепер діє на важчий візок 4 кг. Яке його прискорення?
- 4 m/s²
- Правильна відповідь: 2 m/s²
- 32 m/s²
Правильно! Подвоєння маси зменшує прискорення вдвічі: 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².
Щоб надати початковому візку 2 кг подвійне прискорення (8 m/s²), сила мусить бути…
- Правильна відповідь: 16 N
- 4 N
- 8 N
Точно — прискорення пропорційне силі: F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.
Де ви це бачите
Кошик для покупок легко штовхається, коли пустий, і важко штовхається, коли навантажений продуктами — однакова сила, менше прискорення, тому що маса збільшилася. Двигун автомобіля відчувається слабшим при буксируванні причепа з тієї самої причини: сумарна сила залишається подібною, але загальна маса набагато більша.
Поширені помилки
Поширеною помилкою є припущення, що сила необхідна для утримання чогось, що рухається з постійною швидкістю — сила потрібна тільки для зміни швидкості, і об'єкт у русі з нульовою сумарною силою продовжує рухатися з однаковою швидкістю назавжди. Іншою є трактування F = ma як «сила викликає швидкість» замість «сила викликає прискорення» — велика сила на велику масу все ще може виробляти крихітне прискорення.
Як це пов'язано
Це будується безпосередньо на вільному падінні та проєктивному русі, де гравітація вже прискорювала об'єкти — другий закон Ньютона пояснює це прискорення як F = ma, де F — вага об'єкта. Це веде до збереження імпульсу, що є насправді другим і третім законами Ньютона, застосованими до двох об'єктів, які штовхаються один на одного одночасно.