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
  1. a = F / m
  2. 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.

Спробувати інтерактивне моделювання

Пов'язані концепції