Podoba Ci się dlaucznia.pl? Możesz kupić dostęp na rok już od 8,25 zł za jeden przedmiot

Druga zasada dynamiki Newtona

Z życia codziennego znamy wiele sytuacji, w których ciała rozpędzają się albo hamują. Zwróćmy uwagę na to, że jeśli na przykład chcemy pchnąć wózek z zakupami w stronę kolegi, to nadajemy wózkowi prędkość tylko w tym krótkim czasie, gdy działamy na niego siłą, i wózek porusza się wtedy ruchem przyspieszonym. Później wózek jedzie już dzięki swojej bezwładności i gdyby nie opory ruchu, byłby to ruch jednostajny. Kolega może złapać wózek i wyhamować go – aby to zrobić, również musi zadziałać na niego pewną siłą. W trakcie hamowania wózek porusza się ruchem opóźnionym. Wiemy też, że łatwiej nam pchnąć wózek niż np. samochód osobowy, który ma znacznie większą masę od wózka. Zależności te opisuje druga zasada dynamiki Newtona:

 

Jeśli na ciało działa niezrównoważona siła (wypadkowa działających sił jest różna od zera), to ciało porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do działającej siły i odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.

a  =  Fm

gdzie: a – przyspieszenie,  F – siła działająca na ciało, m – masa ciała.

 

Zapamiętajmy:

- im większa siła, tym większe przyspieszenie,

- im większa masa, tym mniejsze przyspieszenie.

 

Zwróćmy uwagę na jeszcze jeden szczegół – przyspieszenie w tym ruchu będzie stałe (a więc ruch będzie jednostajnie zmienny) tylko po warunkiem, że zarówno działająca siła, jak i masa ciała nie ulegną zmianie.

Kiedy siła lub masa mogą ulegać zmianie?

Na przykład gdy rozpędzamy się na rowerze, to wraz z prędkością zwiększa się opór powietrza, a więc mimo że naciskamy na pedały cały czas tak samo, to wypadkowa siła działająca na rower będzie się w trakcie rozpędzania zmniejszać. Przyspieszenie w każdym momencie jest proporcjonalne do siły, ale też się zmniejsza – ruch jest wtedy niejednostajnie przyspieszony. Zwróćmy uwagę na to, że każdemu z nas mimo bardzo dużego wysiłku trudno jest na rowerze przekroczyć pewną określoną prędkość. Dzieje się tak dlatego, że siła naszych mięśni jest ograniczona i nie możemy jej dowolnie zwiększać, żeby przezwyciężyć coraz większe opory powietrza.


Przykładem sytuacji, w której działa stała siła, ale masa ciała się zmienia w trakcie ruchu, może być lot rakiety wystrzelonej w próżni, np. na orbicie Ziemi. Dużą część masy rakiety stanowi paliwo, które spala się w trakcie jej ruchu. W takiej sytuacji, jeśli przyjmiemy, że siła wynikająca z odrzutu gazów spalinowych jest stała, przyspieszenie rakiety będzie wzrastać w miarę ubytku jej masy.

 

Spadek swobodny

Spadek swobodny występuje wtedy, gdy ciało porusza się pod wpływem siły grawitacji (ciężkości) i nie działają na ciało inne siły, np. opór powietrza.

W takiej sytuacji wszystkie ciała w pobliżu Ziemi spadają z przyspieszeniem ziemskim g = 9,81 m/s2 niezależnie od tego, jaką mają masę.

Takie stwierdzenie może się początkowo wydawać  sprzeczne z intuicją, ale zwróćmy uwagę na to, że zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do działającej siły:

a  =  Fm

a siłą odpowiedzialną w tym wypadku za ruch ciała jest siła grawitacji (ciężkości), którą przy powierzchni Ziemi możemy obliczyć ze wzoru:
 

F  =  mg

Zatem możemy zapisać:
a  =  Fm  =  mgm  =  g

 

To, że jak wiemy z doświadczenia, piórko upuszczone równocześnie z tej samej wysokości co metalowa kulka spada wolniej niż ona, wynika z faktu, że nie jest to spadek swobodny, a na obydwa przedmioty działa opór powietrza.
Lubisz naukę z dlaucznia.pl? Odbierz swój rabat na dostęp nielimitowany i korzystaj ze wszystkich przedmiotów za jedyne
8.25 -25%
8,25 zł/przedmiot
Cena za całość: 74,25 zł
Podoba Ci się dlaucznia.pl? Możesz kupić dostęp na rok już od 8,25 zł za jeden przedmiot