Второй закон Ньютона описывает многие действия происходящие в реальном мире.
Поступательное движение
Пинаете вы мяч, кидаете шарик с водой из окна, толкаете тележку в магазине, все эти действия предполагают, что предмет, на который вы воздействуете, начинает двигаться с некоторой скоростью. Скорость эта непостоянная, так что мы говорим, что тело движется с неким ускорением. Так как тела движутся по связанной с движущимся объектом прямой, параллельной самой себе, то такое движение будет поступательным.
Не каждый студент может себе позволить за семестр в ВУЗе отдать 100 000 ₽. Но круто, что есть гранты на учебу. Грант-на-вуз.рф – это возможность учиться на желанной специальности. По ссылке каждый получит бонус от 300 ₽ до 100 000 ₽ – грант-на-вуз.рф
Возьмем конкретный пример. Вы легонько пнули мяч, и он медленно откатился на небольшое расстояние. Потом вы снова взяли мяч и пнули его с гораздо большей силой, и он полетел вперед с куда большей скоростью, чем в первый раз. Таким образом, мы видим, что ускорение будет напрямую зависеть от силы, которую вы приложили к мячу. А теперь представим, что перед нами не легкий мячик, а 20-килограммовый бетонный шар. Попробуйте его пнуть посильнее, чтобы сдвинуть. Скорее всего, вы сломаете пару костей, а шар, возможно, и не двинется. То есть мы видим, что тело с большей массой имеет меньшее ускорение. Из этих заключений складывается суть второго закона Ньютона, который звучит следующим образом:
Ускорение тела (материальной точки) a в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе F и обратно пропорционально массе m.
При условии, что на тело будет действовать сразу несколько сил, мы должны будем вычислить их векторную сумму (или равнодействующую), которая подставляется в формулу:
a=ΣF/m
Вращательное движение
Представьте, что у вас есть палка, к которой на веревке привязан мячик. Держа палку, вы берете мячик другой рукой и толкаете его. Зачем? Не важно. Мячик начинает крутиться вокруг палки с неким ускорением. Когда все точки тела двигаются не по прямой, а по окружности, то мы говорим, что оно совершает вращательное движение. Чем сильнее вы будете толкать мячик, тем больше будет его ускорение. Сила, действующая на мячик по касательной к окружности (по которой он движется), называется тангенциальной. И под влиянием этой силы, увеличивается его тангенциальная скорость.
Теперь вспомним, что формула, для нахождения ускорения для поступательного движения согласно второму закону Ньютона, выглядит так:
a = F/m
Добавим в эту формулу радиус окружности r, по которой движется мячик:
a·r = F·r/m
Произведение F·r дает нам величину, называемую моментом силы М, характеризующее вращательное усилие, совершаемое по отношению к нашему мячику. И наша формула приобретает вид:
a·r = М/m или М = a·r·m
Разложим наше тангенциальное ускорение мяча а на радиус окружности, по которой движется этот мяч и его угловое ускорение α. Получим следующее:
M = m·r^2·α
Теперь можно немного сократить формулу. Произведение массы и квадрата радиуса дает нам такую величину, которая определяется способностью тела (в нашем случае мяча) изменять состояние вращательного движения под действием момента силы. Называется она – момент инерции I. И так второй закон Ньютона для вращательного движения записывается в виде следующей формулы:
M = I·α
И справедлива эта формула только для материальной точки.
Напоминаем про сервис грант-на-вуз.рф. Не упусти свой шанс изучать то, что тебе нравится. Ну или просто сэкономить на учебе. Ты точно получишь от 300 ₽ до 100 000 ₽, перейдя по ссылке грант-на-вуз.рф!
Не забываем про ситуации, когда на тело действует не один момент силы. В таком случае формула выглядит так:
ΣM = I·α
Спасибо, что прочитали статью. Не забывайте про подписку на канал, а также рекомендую почитать канал наших друзей:
https://zen.yandex.ru/fgbnuac — последние научные достижения и лучшие образовательные практики.
Хорошего дня и не болейте.