Newton se tweede wet is miskien die bekendste van die drie wette van klassieke meganika wat 'n Engelse wetenskaplike in die middel van die 17de eeu gepostuleer het. Inderdaad, wanneer probleme in fisika opgelos word vir die beweging en balans van liggame, weet almal wat die produk van massa en versnelling beteken. Kom ons kyk noukeuriger na die kenmerke van hierdie wet in hierdie artikel.
Die plek van Newton se tweede wet in klassieke meganika
Klassieke meganika is gebaseer op drie pilare – drie wette van Isaac Newton. Die eerste van hulle beskryf die gedrag van die liggaam as eksterne kragte nie daarop inwerk nie, die tweede beskryf hierdie gedrag wanneer sulke kragte ontstaan, en laastens, die derde wet is die wet van die interaksie van liggame. Die tweede wet neem met goeie rede 'n sentrale plek in, aangesien dit die eerste en derde postulate in 'n enkele en harmonieuse teorie verbind - klassieke meganika.
Nog 'n belangrike kenmerk van die tweede wet is dat dit bied'n wiskundige hulpmiddel om die interaksie te kwantifiseer is die produk van massa en versnelling. Die eerste en derde wette gebruik die tweede wet om kwantitatiewe inligting oor die proses van kragte te verkry.
Impuls van krag
Verder in die artikel sal die formule van Newton se tweede wet, wat in alle moderne fisika-handboeke voorkom, aangebied word. Nietemin het die skepper van hierdie formule dit aanvanklik self in 'n effens ander vorm gegee.
Toe hy die tweede wet postuleer, het Newton van die eerste af begin. Dit kan wiskundig geskryf word in terme van die hoeveelheid momentum p¯. Dit is gelyk aan:
p¯=mv¯.
Die hoeveelheid beweging is 'n vektorhoeveelheid, wat verband hou met die traagheidseienskappe van die liggaam. Laasgenoemde word bepaal deur die massa m, wat in die bogenoemde formule die koëffisiënt is wat die spoed v¯ en momentum p¯ in verband bring. Let daarop dat die laaste twee kenmerke vektorhoeveelhede is. Hulle wys in dieselfde rigting.
Wat sal gebeur as die een of ander eksterne krag F¯ op 'n liggaam begin inwerk met momentum p¯? Dit is reg, die momentum sal verander met die hoeveelheid dp¯. Boonop sal hierdie waarde hoe groter in absolute waarde wees, hoe langer die krag F¯ op die liggaam inwerk. Hierdie eksperimenteel vasgestelde feit stel ons in staat om die volgende gelykheid te skryf:
F¯dt=dp¯.
Hierdie formule is Newton se 2de wet, aangebied deur die wetenskaplike self in sy werke.’n Belangrike gevolgtrekking volg daaruit: die vektorveranderinge in momentum word altyd in dieselfde rigting gerig as die vektor van die krag wat hierdie verandering veroorsaak het. In hierdie uitdrukking word die linkerkant die impuls van die krag genoem. Hierdie naam het daartoe gelei dat die hoeveelheid momentum self dikwels momentum genoem word.
krag, massa en versnelling
Nou kry ons die algemeen aanvaarde formule van die oorwoë wet van klassieke meganika. Om dit te doen, vervang ons die waarde dp¯ in die uitdrukking in die vorige paragraaf en deel beide kante van die vergelyking deur die tyd dt. Ons het:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Die tydafgeleide van snelheid is die lineêre versnelling a¯. Daarom kan die laaste gelykheid herskryf word as:
F¯=ma¯.
Dus, die eksterne krag F¯ wat op die beskoude liggaam inwerk, lei tot die lineêre versnelling a¯. In hierdie geval word die vektore van hierdie fisiese hoeveelhede in een rigting gerig. Hierdie gelykheid kan omgekeerd gelees word: die massa per versnelling is gelyk aan die krag wat op die liggaam inwerk.
probleemoplossing
Kom ons wys op die voorbeeld van 'n fisiese probleem hoe om die oorwoë wet te gebruik.
Ter val, het die klip sy spoed elke sekonde met 1,62 m/s verhoog. Dit is nodig om die krag wat op die klip inwerk te bepaal as sy massa 0,3 kg is.
Volgens die definisie is versnelling die tempo waarteen spoed verander. In hierdie geval is sy modulus:
a=v/t=1.62/1=1.62 m/s2.
Omdat die produk van massa deurversnelling sal ons die verlangde krag gee, dan kry ons:
F=ma=0,31,62=0,486 N.
Let daarop dat al die liggame wat naby sy oppervlak op die Maan val, die oorwoë versnelling het. Dit beteken dat die krag wat ons gevind het ooreenstem met die krag van die maan se swaartekrag.
