Кратко о 2 и 3 законе Ньютона: формулы, определение, задачи
Ньютон установил связь между ускорением и силой, где F – сила, действующая на тело массой m, вызывает ускорение тела равное – a.
Помни!!!
- 2 закон Ньютона называют еще основным законом динамики.
- Под телом подразумевают материальную точку, движение которой рассматривают в инерциальной системе отсчета.
Формулировка
«В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки»
Определение
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают.
Е сли на тело действует сила, то оно приобретает ускорение.
Формула
Математически второй закон Ньютона записать в виде:
- m— масса материальной точки
-
— сила действующая на тело/ускорение материальной точки -
— ускорение тела
Единица измерения — единица силы — 1 Н (1 ньютон) - сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2.
1 Н = 1 кг · 1 м/с2 = 1 кг · м/с2.
Ускорение, приобретаемое материальной точкой в ИСО:
- Прямо пропорционально действующей на точку силе;
- Обратно пропорционально массе точки;
- Направлено в сторону действия силы.
Если на тело одновременно действуют несколько сил — F1,F2 и F3, то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил:
F=F1+F2+F3 F = F 1+ F 2+ F 3
Если мы рассматриваем взаимодействующие тела, то должны отметить, что оба тела испытывают действия сил, т.е. одно тело действует на другое и, наоборот, с равными по величине силами. Этот факт можно проверить на опыте.
Опыт по взаимодействию тел
Для демонстрации взаимодействия используем два динамометра. Если один из динамометров закрепить и на второй динамометр подействовать с некоторой силой, то можно увидеть, что деформация пружин будет одинакова. Показания динамометров тоже будут одинаковы.
Задание соедините динамометры крючками и расположите их на столе. Слегка потяните в разные стороны. Что вы заметили? Сравните силы по величине и по направлению. Вывод запишите в таблицу на доске и в свои тетради.
Это говорит о том, что действующие силы равны по величине.
В результате эксперимента мы определились с тем, что силы, действующие на тела (взаимодействующие тела), равны между собой по величине.
После того как мы обсудили все имеющиеся данные, мы можем говорить о следующем: о свойствах тех самых действующих сил.
Во-первых, те силы, которые действуют между телами, должны быть одной природы. Во-вторых, обратите внимание, что при взаимодействии силы действуют на разные тела. Т.е. взаимодействуют два тела, и каждая из сил действует на свое определенное тело. Мы всегда говорим, что при взаимодействии на каждое из тел действует своя сила.
Третий закон Ньютона
Таким образом, можно сформулировать закон, который носит название третий закон Ньютона.
Сила, с которой первое тело действует на второе, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой второе тело действует на первое.
В итоге отметим, что очень часто встречаются такие рассуждения: камень притягивается Землей, значит, в свою очередь Земля притягивается камнем. Это так, все это правильно. Почему же мы не видим этого движения Земли? Не нужно забывать о том, что масса Земли и масса камня несоизмеримы. Масса Земли значительно больше, чем масса камня, и на основании третьего закона Ньютона ясно, что ускорение камня во много раз больше ускорения Земли. Естественно, мы не увидим движения Земли.
IV. Закрепление
Земная механика многим обязана гению Ньютона. Он сформулировал три закона движения тел, с помощью которых механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств, оценивают прочность конструкций. Законы Ньютона позволяют нам теперь ответить на многие вопросы «почему», которые я задаю вам:
1. Почему, при каких условиях тело совершает прямолинейное равномерное движение или находится в покое? Ответ дает 1-й закон Ньютона (ученик дает формулировку закона).
2. Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона (ученик зачитывает формулировку закона).
3. Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона (ученик зачитывает формулировку закона).
Законы движения выражаются простыми, на первый взгляд, формулами, но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения (Учащиеся приводят свои примеры).
И эти движения, и тела, которые их совершают, не похожи друг на друга! Различны и силы, действующие на них. Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона, которые вышеприведенными математическими выражениями, на вид такими простыми.