Siła wypadkowa jest definiowana jako suma wszystkich sił działających na obiekt. Przykład? Kiedy kopniesz piłkę, piłka odlatuje i porusza się w powietrzu. W tym momencie na piłkę działa siła netto. Kiedy piłka zaczyna wracać na ziemię i ostatecznie się zatrzymuje, na nią działa również siła netto.
Drugie prawo Newtona mówi, że „gdy na obiekt działa siła wypadkowa, obiekt ten musi przyspieszać, to znaczy jego prędkość zmienia się z sekundy na sekundę”. Kiedy kopiesz piłkę nożną po raz pierwszy, przyspiesza, a kiedy piłka zaczyna hamować aż do zatrzymania, również przyspiesza.
Na obiekt może działać kilka sił, a gdy wszystkie te siły zostaną zsumowane, otrzymamy to, co nazywamy siłą wypadkową działającą na obiekt.
Jeśli siła wypadkowa sumuje się do zera, to obiekt nie przyspiesza, dlatego porusza się ze stałą prędkością. Jeśli siła netto zostanie dodana do wartości niezerowej, obiekt przyspiesza.
W naturze wszystkie siły przeciwstawiają się innym siłom, takim jak tarcie lub przeciwstawne siły grawitacyjne. Siły mogą wytwarzać przyspieszenie tylko wtedy, gdy są większe niż całkowite siły przeciwne.
Jeśli jakaś siła popycha obiekt, ale jest sprzężona z tarciem, obiekt nie przyspiesza. Podobnie, jeśli siła naciska na grawitację, ale jest mniejsza niż siła grawitacji na obiekcie, nie przyspiesza.
Na przykład, jeśli 15-niutonowe pchnięcie obiektu przeciwdziała siłom tarcia 10 niutonów, obiekt przyspiesza tak, jakby był popychany przez beztarciową siłę 5-niutonową.
Drugie prawo Newtona
Pierwsza zasada dynamiki Newtona przewiduje zachowanie obiektów, dla których wszystkie istniejące siły są zrównoważone.
Pierwsze prawo (czasami nazywane prawem bezwładności) mówi, że jeśli siły działające na obiekt są zrównoważone, to przyspieszenie tego obiektu będzie wynosić 0 m / s / s. Obiekty w równowadze (stan, w którym wszystkie siły się równoważą) nie będą przyspieszać.
Według Newtona obiekt przyspieszy tylko wtedy, gdy działa na niego siatka lub niezrównoważona siła. Obecność niezrównoważonej siły przyspieszy obiekt, zmieniając jego prędkość, kierunek lub prędkość i kierunek.
Druga zasada dynamiki Newtona
Prawo to odnosi się do zachowania obiektów, dla których nie wszystkie istniejące siły są zrównoważone. Drugie prawo mówi, że przyspieszenie obiektu zależy od dwóch zmiennych: siły wypadkowej działającej na obiekt i masy obiektu.
Przyspieszenie obiektu zależy bezpośrednio od siły wypadkowej działającej na obiekt i odwrotnie od masy obiektu. Wraz ze wzrostem siły działającej na obiekt zwiększa się przyspieszenie obiektu.
Wraz ze wzrostem masy obiektu maleje przyspieszenie obiektu. Drugą zasadę dynamiki Newtona można formalnie sformułować w następujący sposób:
„Przyspieszenie obiektu wytwarzane przez siłę wypadkową jest wprost proporcjonalne do wielkości siły wypadkowej, w tym samym kierunku co siła wypadkowa i odwrotnie proporcjonalne do masy obiektu”.
To zdanie słowne można wyrazić w postaci równania w następujący sposób:
A = Fnet / m
Powyższe równanie jest często przekształcane do bardziej znanej postaci, jak pokazano poniżej. Siła wypadkowa jest równa iloczynowi masy pomnożonej przez przyspieszenie.
Fnet = m • a
Nacisk kładziony jest zawsze na siłę netto. Przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do siły netto. Siła netto jest równa masie razy przyspieszeniu.
Przyspieszenie w tym samym kierunku, co siła wypadkowa, jest przyspieszeniem wytworzonym przez siłę wypadkową. Jest to siła wypadkowa związana z przyspieszeniem, a siła wypadkowa jest sumą wektorów wszystkich sił.
Jeśli znane są wszystkie indywidualne siły działające na obiekt, można określić siłę wypadkową.
Zgodnie z powyższym równaniem jednostka siły jest równa jednostce masy pomnożonej przez jednostkę przyspieszenia.
Podstawiając standardowe jednostki metryczne dla siły, masy i przyspieszenia w powyższym równaniu, można zapisać następującą równoważność jednostek.
1 niuton = 1 kg • m / s2
Definicję standardowej metrycznej jednostki siły wskazuje powyższe równanie. Jeden niuton definiuje się jako siłę potrzebną do uzyskania masy 1 kg i przyspieszenia 1 m / s / s.
Wielkość i równanie
Zgodnie z drugą zasadą Newtona, kiedy obiekt jest przyspieszany, musi działać na niego siła wypadkowa. I odwrotnie, jeśli na obiekt działa siła netto, obiekt ten przyspieszy.
Wielkość siły wypadkowej działającej na obiekt jest równa masie obiektu pomnożonej przez przyspieszenie obiektu, zgodnie z następującym wzorem:
Siła wypadkowa to pozostała siła wytworzona przez jakiekolwiek przyspieszenie obiektu, gdy wszystkie przeciwne siły zostały anulowane.
Przeciwstawne siły zmniejszają efekt przyspieszenia, zmniejszając wypadkową siłę przyspieszenia działającą na obiekt.
Jeśli wypadkowa siła działająca na obiekt wynosi zero, to obiekt nie przyspiesza i znajduje się w stanie, który nazywamy równowagą.
Kiedy obiekt jest w równowadze, dwie rzeczy mogą być prawdziwe: albo obiekt w ogóle się nie porusza, albo porusza się ze stałą prędkością. Wzór na równowagę przedstawiono poniżej:
Przykłady
Rozważmy hipotetyczną sytuację w przestrzeni. Robisz spacer kosmiczny i naprawiasz coś na swoim wahadłowcu. Pracując nad tematem kluczem wpada w złość i wyrzuca klucz, co się dzieje?
Gdy klucz opuści rękę, będzie poruszał się z taką samą prędkością, jaką dawał, gdy go puściłeś. To jest przykład sytuacji zerowej siły netto. Klucz będzie poruszał się z tą samą prędkością i nie będzie przyspieszał w przestrzeni.
Jeśli rzucisz tym samym kluczem na Ziemię, spadnie on na ziemię i ostatecznie się zatrzyma. Dlaczego to się skończyło? Na klucz działa siła, która powoduje jego zwolnienie i zatrzymanie.
W innym przykładzie, powiedzmy, że jesteś na lodowisku. Weź krążek hokejowy i przesuń go po lodzie.
W końcu krążek hokejowy zwolni i zatrzyma się, nawet na gładkim, śliskim lodzie. To kolejny przykład sytuacji z niezerową siłą netto.
Bibliografia
- Sala lekcyjna fizyki,. (2016). Druga zasada Newtona. 11-2-2017, strona internetowa physicsclassroom.com: physicsclassroom.com.
- Cárdenas, R. (2014). Co to jest Net Force? - Definicja, wielkość i równania. 11-2-2017, ze strony http://study.com: study.com.
- IAC Publishing, LLC. (2017). Co to jest siła netto? 11-2-2017, ze strony internetowej Reference.com: reference.com.
- Siła wypadkowa. (nd) Zrewidowany nieskrócony słownik Webstera. (1913). Pobrano 11 lutego 2017 z thefreedictionary.com.
- Pearson, A. (2008). Siła i ruch Rozdział 5. Siła i ruch. 2-11-2017, ze strony internetowej Pearson Education Inc: physics.gsu.edu.