Druga zasada dynamiki Newtona - wstęp

Co dobrze byłoby umieć wcześniej?
pęd, masa, wektory i skalary, I zasada dynamiki Newtona

Spis treści rozdziału

Druga zasada dynamiki Newtona |
Przykład zastosowania II zasady Newtona |

Druga zasada dynamiki Newtona

Treść drugiej zasady dynamiki brzmi:

Przyspieszenie jakie nadaje niezrównoważona siła F ciału o masie m jest wprost proporcjonalne do tej siły, a odwrotnie proporcjonalne do masy ciała.

Ponieważ zarówno przyspieszenie jak i prędkość są wielkościami wektorowymi, to precyzyjniej byłoby przedstawić II zasadę dynamiki w postaci wzoru ze strzałkami nad symbolem siły i symbolem przyspieszenia.

Ta postać wzoru na II zasadę dynamiki mówi nam, nie tylko o samej wartości przyspieszenia, ale też o kierunku i zwrocie:
Kierunek i zwrot wektora przyspieszenia jest taki sam jak kierunek i zwrot wektora siły.

Jak rozumieć II zasadę dynamiki?

II zasada dynamiki Newtona mówi nam o efekcie działania siły na swobodne ciało. Siła nadaje ciału przyspieszenie, czyli zmienia prędkość ciała.

- im większa jest siła, tym większą zmianę prędkości (przyspieszenie) może wywołać w tym samym czasie.

Dodatkowo II zasada dynamiki określa jak możliwość uzyskania przyspieszenia przez ciało zależy od masy:
- im większa jest masa ciała, tym proporcjonalnie większej siły potrzeba, aby wywołać to samo przyspieszenie.

Przykłady zastosowania II zasady Newtona

Jeżeli na rozpędzoną bryłę lodu o masie 5kg działa hamująca o wartości 2N, to opóźnienie tej bryły będzie miało wartość:

Przykład 2 zastosowania drugiej zasady dynamiki

Przedmiot który wisi wiszący na nici podlega działaniu siły ciężkości o wartości

P = mg

Siła ciężkości jest równoważona przez siłę podtrzymującą ze strony nici.

Jeśli jednak nić przetniemy, to z dwóch sił, ta pochodząca od nici (N) zniknie. W efekcie otrzymamy niezrównoważoną siłę P, która zacznie nadawać ciału przyspieszenie.

W myśl drugiej zasady dynamiki przyspieszenie to będzie równe

Ale

F = P = mg

Więc

Przyspieszenie ciała będzie równe przyspieszeniu ziemskiemu g. Dlatego ciało zacznie spadać.

Uwaga:
Opisywana w tym rozdziale II zasada dynamiki obowiązuje w układach inercjalnych (więcej informacji - patrz układy inercjalne i I zasada dynamiki Newtona).
W układach nieinercjalnych standardowa II zasada dynamiki nie obowiązuje. Jednak można wprowadzić nową, rozszerzoną postać II zasady dynamiki, która będzie działała również w tych układach odniesienia (więcej informacji - patrz siła bezwładności).

Po co ta druga zasada dynamiki?

Druga zasada jest teoretycznie sposobem na przewidywanie przyszłości:

	mając informację o siłach działających na ciało, możemy wyliczyć przyspieszenie tego ciała
	znając przyspieszenie, możemy wyliczyć prędkość chwilową tego ciała
	mając prędkość, możemy wyliczyć przyszłe położenie ciała
	a mając nowe położenie ciała, możemy ustalić nowe siły nań działające (kółko się zamyka)

W efekcie postępując tak odpowiednio długo, można wyliczyć dowolne położenie ciała w dowolnej chwili. Wystarczy "tylko" znać położenia wszystkich ciał we wszechświecie i znać wzory na wszystkie możliwe siły. Potem już tylko mieć odpowiednio wydajny komputer...

II zasada dynamiki - patrz także

	przyspieszenie
	prędkość
	pęd
	masa
	siła
	I zasada dynamiki Newtona
	III zasada dynamiki Newtona

	spis treści
	wektory, skalary
	Jednostki Układu SI

Kontakt z autorem: redakcja@fizykon.org