Сайт по физике

Согласно второму закону Ньютона, выраженному формулой F = ma, для определенного тела ускорение а прямо пропорционально приложенной внеш­ней силе F. Мы можем проверить со­отношение а ~ F для данного тела, использовав динамическую тележку.

Интересно сначала взглянуть на диаграмму сил свободного тела для движущейся тележки. W — это на­правленная вертикально вниз сила притяжения тележки Землей, F₁ — сила трения, действующая со стороны дорожки на тележку, и R — сила реак­ции дорожки, действующая на тележ­ку.

Второй закон движения Ньютона можно сформулировать следующим образом: «Быстрота изменения им­пульса тела равна внешней силе, действующей на тело, при этом изме­нение импульса тела происходит в на­правлении действия силы».

Рассмотрим тело массой m, движу­щееся с начальной скоростью v. Оно ускоряется до скорости v за время t в результате приложения постоянной неуравновешенной силы F, действую­щей  в течение времени  t.

Изменение импульса:

Δp = (+mv) - (+mu)

 Δp = mv - mu

Если игрок в настольный теннис упускает шарик и он ударяет его, то это не причиняет игроку боли, даже, если удар силен. С другой стороны, зрители постараются избежать удара крикетного мяча. Пуля, выстреленная из ружья, может убить. Автомобиль тоже может убить человека, стоящего на его пути, даже если он движется совсем медленно. Из этих примеров можно заключить, что существует не­кое свойство объекта и его движения, которое может причинить меньший или больший ущерб. Одно из этих свойств называется импульсом. Импульс р те­ла определяется как произведение его массы m на скорость его движе­ния v («импульс р» будет означать «импульс p = mv».)

Одним из способов определения скорости или ускорения движущегося тела является измерение через равные промежутки времени, отсчитанные секундомером или электронным тай­мером длины пути по траектории движения. Пройденное расстояние, поделенное на затраченное время,— это средняя скорость для каждого участка пути. Ускорение может быть вычислено по разности в скоростях, подсчитанных для двух различных участков на пути движения тела, де­ленной на временной интервал между этими двумя участками.

  Важным ускорением, влияющим на нашу повседневную жизнь, является ускорение свободного падения  g. Это — ускорение, с которым падают все тела, будучи отпущены с «неболь­шой» высоты над Землей, и оно по­стоянно для всех тел вне зависимости от их массы. Иногда это утверждение кажется ошибочным, например, вы предполагаете, что кусок свинца и лист бумаги, отпущенные одновременно с высоты 2 м над полом, достигнут пола одновременно, а этого не проис­ходит. Объяснение состоит в том, что из-за «большой» площади поверхности относительно легкий лист бумаги испытывает значительно большее, чем маленький кусок свинца, сопротивле­ние воздуха, которое производит зна­чительный эффект торможения в от­ношении листа.

Одним из способом решения за­дач, связанных с динамикой, является представление движения тела графи­чески. Ниже представлены графики, кото­рые показывают движение различных частиц, подчеркивают векторный ха­рактер перемещения, скорости и уско­рения.

Обратите внимание, что график «перемещение — время»  может быть представлен или непре­рывной, или штриховой линией в зави­симости от того, какое направление принято за положительное. Если изо­бражаются не векторные, а скалярные величины пройденного расстояния, скорости и быстроты изменения ско­рости du / dt, то нужно показывать лишь положительную часть графика.

Ускорением объекта является из­менение его скорости за единицу вре­мени: ускорение = изменение скорости / затраченное время в направлении изменения.

Ускорение также векторная величи­на, и она требует указания значения и направления ускорения. Заметьте, что объект, движущийся с постоянной скоростью, не обладает ускорением, поскольку нет изменения скорости. Постоянное ускорение требует, чтобы скорость менялась постоянно со вре­менем.

Для того чтобы определить силу, действующую на тело массой m, нужно уметь определять постоянное ускоре­ние тела, потому что сила F может быть определена по формуле F = ma, где, a - ускорение.