Biograafiad Omadused Analüüs

Newtoni teise seaduse valem translatsioonilise liikumise jaoks. Newtoni teine ​​​​seadus pöörleva liikumise kohta

Materiaalse punkti dünaamika ja jäiga keha translatsiooniline liikumine

Newtoni esimene seadus. Kaal. Jõud

Newtoni esimene seadus: mis tahes materiaalne punkt (keha) säilitab puhkeoleku või ühtlase sirgjoonelise liikumise, kuni teiste kehade löök sunnib seda olekut muutma. Keha soovi säilitada puhkeseisund või ühtlane sirgjooneline liikumine nimetatakse inerts. Seetõttu nimetatakse ka Newtoni esimest seadust inertsi seadus.

Newtoni esimene seadus ei kehti üheski võrdlusraamistikus ja neid süsteeme, mille suhtes see täidetakse, nimetatakse inertsiaalne võrdlussüsteemid.

Kaal kehad - füüsikaline suurus, mis on aine üks peamisi omadusi, mis määrab selle inertsiaalsuse ( inertsiaalne mass) ja gravitatsiooniline ( gravitatsiooniline mass) omadused. Praegu võib pidada tõestatuks, et inertsiaal- ja gravitatsioonimassid on üksteisega võrdsed (täpsusega vähemalt 10–12 nende väärtustest).

Niisiis, jõudu- see on vektorsuurus, mis on teiste kehade või väljade poolt kehale avalduva mehaanilise mõju mõõt, mille tulemusena keha omandab kiirenduse või muudab oma kuju ja suurust.

Newtoni teine ​​seadus

Newtoni teine ​​seadus - translatsioonilise liikumise dünaamika põhiseadus - vastab küsimusele, kuidas muutub materiaalse punkti (keha) mehaaniline liikumine sellele rakendatavate jõudude toimel.

a ~ F (t = konst) . (6.1)

a ~ 1 /t (F = konst). (6.2)

a =kF/ m. (6.3)

SI-s proportsionaalsustegur k= 1. Siis

(6.4)

(6.5)

Vektori kogus

(6.6)

nimetatakse arvuliselt võrdseks materiaalse punkti massi ja selle kiiruse korrutisega ning millel on kiiruse suund hoog (impulss) see materiaalne punkt.

Asendades (6.6) väärtusega (6.5), saame

(6.7)

Avaldist (6.7) nimetatakse materiaalse punkti liikumisvõrrand.

Jõu ühik SI - newton(N): 1 N on jõud, mis annab 1 kg massile kiirenduse 1 m/s 2 jõu suunas:

1 N = 1 kgPrl 2 .

Newtoni teine ​​seadus kehtib ainult inertsiaalsetes tugisüsteemides. Newtoni esimese seaduse saab tuletada teisest.

Mehaanikas on sellel suur tähtsus vägede tegevuse sõltumatuse põhimõte: kui materiaalsele punktile mõjub samaaegselt mitu jõudu, siis igaüks neist jõududest annab Newtoni teise seaduse järgi materiaalsele punktile kiirenduse, nagu teisi jõude polekski.

Newtoni kolmas seadus

Materiaalsete punktide (kehade) vastastikmõju määrab Newtoni kolmas seadus.

F 12 = – F 21 , (7.1)

Newtoni kolmas seadus võimaldab üleminekut dünaamikast eraldi materjal viitab dünaamikale süsteemid materiaalsed punktid.

Hõõrdejõud

Mehaanikas käsitleme erinevaid jõude: hõõrdumist, elastsust, gravitatsiooni.

Hõõrdejõud, mis takistavad kokkupuutuvate kehade libisemist üksteise suhtes.

väline hõõrdumine nimetatakse hõõrdumist, mis tekib kahe keha kokkupuutetasandil nende suhtelise liikumisega.

Sõltuvalt nende suhtelise liikumise olemusest räägitakse libisev hõõrdumine, veeremine või ketramine.

sisemine hõõrdumine nimetatakse hõõrdumiseks sama keha osade vahel, näiteks vedeliku või gaasi erinevate kihtide vahel. Kui kehad libisevad üksteise suhtes ja neid eraldab viskoosse vedeliku kiht (määrimine), siis tekib määrdekihis hõõrdumine. Sel juhul räägitakse hüdrodünaamiline hõõrdumine(määrdeainekiht on piisavalt paks) ja piirhõõrdumine (määrdekihi paksus on 0,1 µm või vähem).

libisev hõõrdejõud F tr on võrdeline tugevusega N normaalne rõhk, millega üks keha mõjutab teist:

F tr = f N ,

kus f - libisemishõõrdetegur, olenevalt kontaktpindade omadustest.

Piiraval juhul (kere libisemise algus) F=F tr. või P patt  0 = f N = f P cos  0, kus

f = tg 0 .

Siledate pindade puhul hakkab teatud rolli mängima molekulidevaheline külgetõmme. Nende jaoks kohaldatakse libisemishõõrdeseadus

F tr = f ist (N + Sp 0 ) ,

kus R 0 - lisarõhk molekulidevahelise tõmbejõudude tõttu, mis osakeste vahelise kauguse suurenedes kiiresti vähenevad; S - kehadevaheline kokkupuuteala; f ist on tegelik libisemishõõrdetegur.

Radikaalne viis hõõrdejõu vähendamiseks on libiseva hõõrdumise asendamine veerehõõrdumisega (kuul- ja rull-laagrid jne). Veerehõõrdejõud määratakse vastavalt Coulombi kehtestatud seadusele:

F tr = f juurde N / r , (8.1)

kus r- veerekeha raadius; f k - veerehõõrdetegur, mille mõõde on dim f kuni =L. Punktist (8.1) järeldub, et veerehõõrdejõud on pöördvõrdeline veerekeha raadiusega.

Impulsi jäävuse seadus. Massikese

Tervikuna vaadeldavate materiaalsete punktide (kehade) kogumit nimetatakse mehaaniline süsteem. Mehaanilise süsteemi materiaalsete punktide vastastikmõju jõude nimetatakse - sisemine. Nimetatakse jõude, millega väliskehad süsteemi materiaalsetele punktidele mõjuvad välised. Nimetatakse mehaanilist kehade süsteemi, millele välised jõud ei mõju suletud(või isoleeritud). Kui meil on mehaaniline süsteem, mis koosneb paljudest kehadest, siis vastavalt Newtoni kolmandale seadusele on nende kehade vahel mõjuvad jõud võrdsed ja vastassuunalised, st sisejõudude geomeetriline summa on võrdne nulliga.

Kirjutame iga jaoks üles Newtoni teise seaduse n mehaanilise süsteemi korpused:

Lisades need võrrandid termini haaval, saame

Kuid kuna mehaanilise süsteemi sisejõudude geomeetriline summa on Newtoni kolmanda seaduse järgi võrdne nulliga, siis

(9.1)

kus on süsteemi hoog. Seega on mehaanilise süsteemi impulsi ajatuletis võrdne süsteemile mõjuvate välisjõudude geomeetrilise summaga.

Väliste jõudude puudumisel (peame suletud süsteemi)

Viimane väljend on impulsi jäävuse seadus: suletud süsteemi hoog säilib, st ei muutu ajas.

Katsed tõestavad, et see kehtib ka suletud mikroosakeste süsteemide kohta (need järgivad kvantmehaanika seadusi). See seadus on universaalne, st impulsi jäävuse seadus - põhiline loodusseadus.

Impulsi jäävuse seadus on ruumi sümmeetria teatud omaduse – selle homogeensuse – tagajärg. Ruumi homogeensus seisneb selles, et kehade kui terviku suletud süsteemi paralleelsel ülekandmisel ruumis ei muutu selle füüsikalised omadused ja liikumisseadused ehk teisisõnu ei sõltu inertsiaali lähtekoha valikust. võrdlusraam.

raskuskese(või inertskeskus) materiaalsete punktide süsteemi nimetatakse imaginaarseks punktiks Koos, mille asukoht iseloomustab selle süsteemi massijaotust. Selle raadiuse vektor on

kus m i ja r i- vastavalt massi- ja raadiuse vektor i-th materiaalne punkt; n- materiaalsete punktide arv süsteemis; on süsteemi mass. Massi kiiruse keskpunkt

Arvestades seda pi = m i v i, a hoogu on R süsteemid, saate kirjutada

(9.2)

st süsteemi impulss on võrdne süsteemi massi ja selle massikeskme kiiruse korrutisega.

Asendades avaldise (9.2) võrrandiga (9.1), saame

(9.3)

st süsteemi massikese liigub materiaalse punktina, kuhu on koondunud kogu süsteemi mass ja millele mõjub jõud, mis on võrdne kõigi süsteemile rakendatavate välisjõudude geomeetrilise summaga. Avaldis (9.3) on massikeskme liikumisseadus.

1. Materiaalse punkti või materiaalsete punktide süsteemi liikumishulga K ajaline tuletis fikseeritud (inertsiaalse) tugiraamistiku suhtes on võrdne kõigi süsteemile rakendatavate välisjõudude peavektoriga F:
dK/dt = F või mac = F

kus ac on süsteemi inertskeskme kiirendus ja m on selle mass.
Absoluutkiirusega v jäiga keha translatsioonilise liikumise korral on inertskeskme kiirus vc = v. Seetõttu, kui arvestada jäiga keha translatsioonilist liikumist, saab selle keha mõtteliselt asendada materiaalse punktiga, mis langeb kokku keha inertskeskmega, omab kogu selle massi ja liigub kehale rakendatavate välisjõudude peamise tõukejõu toimel. keha.
Fikseeritud ristkülikukujulise ristkülikukujulise koordinaatsüsteemi telgede projektsioonides on süsteemi translatsioonilise liikumise dünaamika põhiseaduse võrrandid järgmine:
Fx = dK/dt, Fy = dK/dt, Fz = dK/dt

või
macx=Fx, macy=Fy, macz=Fz

2. Jäiga keha translatsioonilise liikumise lihtsaimad juhud.
a) Kallutamine (F = 0):
mv = const, a = 0.

b) liikumine püsiva jõu mõjul:
d/dt (mv) = F = const, mv = Ft + mv0,

kus mv0 on keha liikumise maht algajal t = 0.
c) Liikumine muutuva jõu toimel. Keha impulsi muutus aja jooksul t1 kuni t2 on
mv2 – mv1 = Fcp(t2 – t1)

kus Fcp on jõuvektori keskmine väärtus ajavahemikus t1 kuni t2.

Muud sissekanded

10.06.2016. Newtoni esimene seadus

1. Newtoni esimene seadus: iga materiaalne punkt säilitab puhkeoleku või ühtlase ja sirgjoonelise liikumise, kuni teiste kehade löök selle sellest olekust välja viib.

10.06.2016. Jõud

1. Jõud - vektorsuurus, mis on teiste kehade või väljade poolt materiaalsele punktile või kehale avalduva mehaanilise toime mõõt. Jõud on täielikult määratletud, kui on näidatud selle arvväärtus, suund ...

10.06.2016. Newtoni kolmas seadus

1. Kahe materiaalse punkti tegevused üksteisele on arvuliselt võrdsed ja suunatud vastassuunas: Fij = - Fji, kus i ei ole võrdne j-ga. Neid jõude rakendatakse erinevatele punktidele ja neid saab omavahel tasakaalustada ...

Peatükk 2. DÜNAAMIKA ELEMENDID

Dünaamika uurib kehade liikumist, võttes arvesse neid põhjuseid (kehadevahelisi vastastikmõjusid), mis määravad ühe või teise liikumise iseloomu. Klassikaline (Newtoni) mehaanika põhineb kolmel dünaamikaseadusel, mille sõnastas I. Newton 17. sajandil. Newtoni seadused tekkisid suure hulga eksperimentaalsete faktide üldistamise tulemusena. Nende õigsust kinnitab nendest tulenevate tagajärgede kokkulangevus kogemustega.

Newtoni esimene seadus on sõnastatud järgmiselt: iga keha on puhkeseisundis või ühtlases ja sirgjoonelises liikumises, kuni teiste kehade löök sunnib seda olekut muutma. Mõlemat seisundit ühendab asjaolu, et keha kiirendus on null.

Arvestades, et liikumise iseloom sõltub võrdlusraami valikust, tuleks järeldada, et Newtoni esimene seadus ei kehti igas võrdlusraamistikus. Võrdlusraamistikku, milles Newtoni esimene seadus täidetakse, nimetatakse tavaliselt inertsiaalseks. Seadust ennast nimetatakse inertsiseaduseks. Võrdlusraamistikku, milles Newtoni esimene seadus ei ole täidetud, nimetatakse tavaliselt mitteinertsiaalseks. Inertsiaalkaader on ka mis tahes tugiraam, mis liigub inertsiaalkaadri suhtes ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Sel põhjusel on inertsiaalsüsteeme lõpmatu arv.

Tavaliselt nimetatakse kehade omadust säilitada puhkeseisundit või ühtlast ja sirgjoonelist liikumist inerts(inerts). Keha inertsi mõõt on selle mass m. See ei sõltu keha kiirusest. võetud massiühikuna kilogrammi(kg) – võrdluskeha mass.

Kui keha liikumisseisund või kuju ja mõõtmed muutuvad, siis öeldakse, et kehale mõjuvad teised kehad. Jõud on kehade vastasmõju mõõt. Igasugune jõud avaldub ühe keha mõjul teisele, mis taandub kehas kiirenduse ilmnemisele või selle deformatsioonile.

Newtoni teine ​​seadus: kehale mõjuv resultantjõud on võrdne selle keha massi ja kiirenduse korrutisega:

Kuna mass on skalaar, järeldub valemist (6.1), et .

Selle seaduse alusel võetakse kasutusele jõu ühik - newton(H): .

Newtoni teine ​​seadus kehtib ainult inertsiaalsetes tugisüsteemides.

Asendame võrrandis (6.1) oleva kiirenduse kiiruse ajatuletisega:

Vektori kogus

helistas keha hoog.

Valemist (6.3) järeldub, et impulsi vektori suund langeb kokku kiiruse suunaga. Impulsi ühik - kilogramm meeter sekundis(kg × m/s).

Kombineerides avaldised (6.2) ja (6.3), saame

Saadud avaldis võimaldab meil pakkuda välja Newtoni teise seaduse üldisema sõnastuse: kehale mõjuv jõud on võrdne impulsi tuletisega aja suhtes.

Igasugune kehade tegevus üksteisele omab vastastikmõju (joonis 6.1). Kui keha mõjub kehale teatud jõuga, siis keha omakorda mõjub kehale jõuga.

Newtoni kolmas seadus on sõnastatud järgmiselt: vastastikku toimivad kehad mõjuvad üksteisele jõududega, mille suurus on võrdne ja suunaga vastupidine.

Need erinevatele kehadele rakendatavad jõud toimivad ühel sirgjoonel ja on sama iseloomuga jõud. Newtoni kolmanda seaduse matemaatiline avaldis on

Märk "-" valemis (6.5) tähendab, et jõuvektorid on vastassuunalised.

Nagu Newton ise ütles, on kolmas seadus: "Tegevusel on alati võrdne ja vastupidine reaktsioon, vastasel juhul on kahe keha tegevused üksteisele võrdsed ja suunatud vastassuunas."

Keha pöörlemist läbi teatud nurga saab määrata segmendina, mille pikkus võrdub j-ga ja suund langeb kokku teljega, mille ümber pööramine toimub. Pöörlemissuund ja seda kujutav segment on ühendatud parempoolse kruvi reegliga.

Matemaatikas on näidatud, et vektoriteks võib pidada väga väikeseid pöörlemisi, mida tähistatakse sümbolitega või . Pöörlemisvektori suund on seotud keha pöörlemissuunaga; - keha elementaarpöörlemise vektor - on pseudovektor, kuna sellel pole rakenduspunkti.

Jäiga keha pöörleval liikumisel liigub iga punkt mööda ringjoont, mille keskpunkt asub ühisel pöörlemisteljel (joon. 6). Sel juhul raadiuse vektor R, mis on suunatud pöörlemisteljelt punkti, pöörleb ajas Dt mingi nurga alla DJ. Pöörleva liikumise iseloomustamiseks tutvustatakse nurkkiirust ja nurkkiirendust.


nurkkiirus nimetatakse vektorsuuruseks, mis võrdub keha pöördenurga esimese tuletisega aja suhtes:

1 radiaani nurk on kesknurk, mille kaare pikkus võrdub ringi raadiusega; 360 o \u003d 2p rad.

Nurkkiiruse suund on antud parem kruvi reegel: nurkkiiruse vektor on suunatud koos vektoriga , see tähendab kruvi translatsioonilise liikumisega, mille pea pöörleb punkti liikumissuunas piki ringi.

Punkti lineaarkiirus on seotud nurkkiirusega:

Vektorkujul.

Kui pöörlemise ajal nurkkiirus muutub, siis tekib nurkkiirendus.

Nurkkiirendus on vektorsuurus, mis on võrdne nurkkiiruse esimese tuletisega aja suhtes. Nurkkiiruse vektor on suunatud aja dt jooksul toimunud nurkkiiruse elementaarmuutuse vektoriga:

Kiirendatud liikumise korral on vektor paralleelne (joonis 7), aeglasel liikumisel vastupidine (joonis 8).

Nurkkiirendus tekib süsteemis ainult siis, kui toimub nurkkiiruse muutumine, st kui lineaarne liikumiskiirus muutub suurusjärgus. Kiiruse muutus iseloomustab tangentsiaalset kiirendust suurusjärgus.

Leiame seose nurk- ja tangentsiaalkiirenduse vahel:

.

Kiiruse suuna muutust kõverjoonelise liikumise ajal iseloomustab normaalne kiirendus:



.

Seega väljendatakse lineaarsete ja nurksuuruste suhet järgmiste valemitega:

Pöördliikumise tüübid:

a) muutuv- liikumine, milles ja muutub:

b) võrdselt muutlikud- pöörlev liikumine pideva nurkkiirendusega:

sisse) ühtlane- pöörlev liikumine konstantse nurkkiirusega:

.

Ühtlast pöörlevat liikumist saab iseloomustada pöörlemise perioodi ja sagedusega.

Periood on aeg, mis kulub kehal ühe pöörde sooritamiseks.

Pöörlemissagedus on pöörete arv ajaühikus.

Ühe pöörde jaoks:

, .

Newtoni seadused. Translatsioonilise liikumise dünaamika põhivõrrand.

Dünaamika uurib kehade liikumist, võttes arvesse põhjuseid, mis seda liikumist põhjustavad.

Dünaamika põhineb Newtoni seadustel.

ma seadus. On olemas inertsiaalsed võrdlussüsteemid (ISR), milles materiaalne punkt (keha) säilitab puhkeoleku või ühtlase sirgjoonelise liikumise, kuni teiste kehade löök selle sellest olekust välja viib.

Keha omadust säilitada puhkeseisundit või ühtlast sirgjoonelist liikumist, kui puuduvad teised kehale mõjuvad kehad, nimetatakse inerts.



ISO on tugiraam, milles välismõjudest vaba keha on puhkeasendis või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt.

Inertsiaalne võrdlusraam on selline, mis on puhkeasendis või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt mis tahes IFR-i suhtes.

Võrdlusraam, mis liigub kiirendusega IFR-i suhtes, on mitteinertsiaalne.

Newtoni esimese seaduse, mida nimetatakse ka inertsiseaduseks, sõnastas esmakordselt Galileo. Selle sisu taandub kahele väitele:

1) kõigil kehadel on inertsi omadus;

2) on olemas ISO.

Galilei relatiivsusprintsiip: kõik mehaanilised nähtused kõikides ISO-des toimuvad ühtemoodi, s.t. IFR-i sees olevate mehaaniliste katsetega on võimatu kindlaks teha, kas antud IFR on puhkeasendis või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt.

Enamiku praktiliste probleemide puhul võib Maaga jäigalt seotud tugiraamistikku pidada ISO-ks.

Kogemusest on teada, et samade mõjude korral muudavad erinevad kehad oma kiirust ebaühtlaselt, s.t. omandavad mitmesuguseid kiirendusi, kehade kiirendus sõltub nende massist.

Kaal- keha inertsiaalsete ja gravitatsiooniliste omaduste mõõt. Täpsete katsete abil on kindlaks tehtud, et inertsiaal- ja gravitatsioonimass on üksteisega võrdelised. Valides ühikud nii, et proportsionaalsuskoefitsient võrdub ühega, saame, et seetõttu räägitakse lihtsalt kehakaalust.

[m]=1kg – plaatina-iriidiumi silindri mass, mille läbimõõt ja kõrgus on h=d=39mm.

Ühe keha mõju iseloomustamiseks teisele võetakse kasutusele jõu mõiste.

Jõud– kehade vastasmõju mõõt, mille tulemusena kehad muudavad oma kiirust või deformeeruvad.

Jõudu iseloomustab arvväärtus, suund, rakenduspunkt. Nimetatakse sirget, mida mööda jõud mõjub jõujoon.

Mitme jõu samaaegne mõju kehale on samaväärne ühe jõu, nn tulemuseks või saadud jõud ja võrdne nende geomeetrilise summaga:

Newtoni teine ​​seadus – translatsioonilise liikumise dünaamika põhiseadus – vastab küsimusele, kuidas muutub keha liikumine sellele rakendatavate jõudude toimel.

Kuupäev: __________ OIA asedirektor: _______________

Teema; Newtoni teine ​​​​seadus pöörleva liikumise kohta

Sihtmärk:

Hariduslik: määrata ja kirjutada matemaatilisel kujul üles Newtoni teine ​​seadus; selgitada käesoleva seaduse valemites sisalduvate suuruste vahelist seost;

Arendamine: arendada loogilist mõtlemist, oskust selgitada Newtoni teise seaduse ilminguid looduses;

Hariduslik : tekitada huvi füüsika õppimise vastu, kasvatada töökust, vastutustunnet.

Tunni tüüp: uue materjali õppimine.

Demonstratsioonid: keha kiirenduse sõltuvus sellele mõjuvast jõust.

Varustus: kergratastega käru, pöörlev ketas, raskuste komplekt, vedru, plokk, latt.

TUNNIDE AJAL

    Aja organiseerimine

    Õpilaste algteadmiste värskendamine

Valemi ahel (valemite taasesitamine):

II. Õpilaste õppetegevuse motiveerimine

Õpetaja. Newtoni seaduste abil ei saa vaadeldavaid mehaanilisi nähtusi mitte ainult seletada, vaid ka ennustada nende kulgu. Tuletame meelde, et mehaanika otsene põhiülesanne on leida keha asend ja kiirus igal ajahetkel, kui on teada tema asukoht ja kiirus aja alghetkel ning sellele mõjuvad jõud. See probleem lahendatakse Newtoni teise seaduse abil, mida me täna uurime.

III. Uue materjali õppimine

1. Keha kiirenduse sõltuvus sellele mõjuvast jõust

Inertsemal kehal on suur mass, vähem inertsel kehal väiksem:

2. Newtoni teine ​​seadus

Newtoni teine ​​dünaamika seadus loob seose kinemaatiliste ja dünaamiliste suuruste vahel. Enamasti sõnastatakse see järgmiselt: kehale saadav kiirendus on otseselt võrdeline keha massiga ja sellel on sama suund kui jõul:

kus - kiirendus, - kehale mõjuvate jõudude resultant, N; m - kehamass, kg.

Kui selle avaldise järgi määrata jõud, siis saame teise dünaamika seaduse järgmises sõnastuses: kehale mõjuv jõud võrdub keha massi ja selle jõu poolt tekitatava kiirenduse korrutisega.

Newton sõnastas dünaamika teise seaduse mõnevõrra teisiti, kasutades impulsi (keha impulsi) mõistet. Impulss – kehamassi ja selle kiiruse korrutis (sama, mis liikumishulgaga) – üks mehaanilise liikumise mõõte: Impulss (impulss) on vektorsuurus. Alates kiirendusest

Newton sõnastas oma seaduse järgmiselt: keha impulsi muutus on võrdeline mõjuva jõuga ja toimub selle sirgjoone suunas, mida mööda see jõud mõjub.

Tasub kaaluda teist dünaamika teise seaduse sõnastust. Füüsikas kasutatakse laialdaselt vektorsuurust, mida nimetatakse jõu impulsiks – see on jõu ja selle toimeaja korrutis: Seda kasutades saame . Keha impulsi muutus on võrdne sellele mõjuva jõu impulsiga.

Newtoni teine ​​dünaamika seadus võttis kokku äärmiselt olulise fakti: jõudude toime ei põhjusta tegelikku liikumist, vaid ainult muudab seda; jõud põhjustab kiiruse muutuse, s.t. kiirendus, mitte kiirus ise. Jõu suund langeb kokku kiiruse suunaga ainult sirgjoonelise ühtlaselt kiirendatud (Δ 0) liikumise osalisel juhul. Näiteks horisontaalselt visatud keha liikumisel on gravitatsioonijõud suunatud allapoole ning kiirus moodustab jõuga teatud nurga, mis keha lennu ajal muutub. Ja keha ühtlase liikumise korral ringjoonel on jõud alati suunatud keha kiirusega risti.

Jõu SI ühik määratakse Newtoni teise seaduse alusel. Jõuühikut nimetatakse [H] ja see defineeritakse järgmiselt: 1 njuutoni suurune jõud annab 1 kg massiga kehale kiirenduse 1 m/s2. Seega

Newtoni teise seaduse rakendusnäited

Newtoni teise seaduse rakendamise näitena võib käsitleda eelkõige kehamassi mõõtmist kaalumise teel. Newtoni teise seaduse avaldumise näide looduses võib olla meie planeedile Päikeselt mõjuv jõud jne.

Newtoni teise seaduse kohaldamispiirid:

1) referentssüsteem peab olema inertsiaalne;

2) keha kiirus peab olema palju väiksem kui valguse kiirus (valguse kiirusele lähedaste kiiruste puhul kasutatakse impulsiivsel kujul Newtoni teist seadust: ).

IV. Materjali kinnitamine

Probleemi lahendamine

1. Kehale massiga 500 g mõjutavad samaaegselt kaks jõudu 12 N ja 4 N, mis on suunatud mööda üht sirget vastassuunas. Määrake kiirenduse moodul ja suund.

Antud: m = 500 g = 0,5 kg, F1 = 12 N, F2 = 4 N.

Leia - ?

Vastavalt Newtoni teisele seadusele: , kus Joonistame telje Ox, siis projektsioon F = F1 - F2. Seega

Vastus: 16 m/s2, kiirendus on suurema jõu suunas.

2. Keha koordinaat muutub 100 N suuruse jõu mõjul seaduse järgi x = 20 + 5t + 0,5t2. Leia keha mass.

Antud: x = 20 + 5t + 0,5t2, F = 100H

Leia: m - ?

Jõu mõjul liigub keha võrdse kiirendusega. Seetõttu muutub selle koordinaat vastavalt seadusele:

Newtoni teise seaduse järgi:

Vastus: 100 kg.

3. Keha massiga 1,2 kg saavutas 16 N suuruse jõu mõjul 2,4 m kaugusel kiiruse 12 m/s. Leia keha algkiirus.

Antud: = 12 m/s, s = 2,4 m, F = 16H, m = 1,2 kg

Leia: 0 - ?

Jõu mõjul omandab keha kiirenduse vastavalt Newtoni teisele seadusele:

Ühtlaselt kiirendatud liikumiseks:

Alates (2) väljendame aega t:

ja asenda t punktis 1:

Asendage avaldis kiirendusega:

Vastus: 8,9 m/s.

V. Tunni kokkuvõte

Frontaalne vestlus küsimuste jaoks

1. Kuidas on seotud sellised füüsikalised suurused nagu kiirendus, jõud ja keha mass?

2. Või saab valemiga väita, et kehale mõjuv jõud sõltub selle massist ja kiirendusest?

3. Mis on keha impulss (momentum)?

4. Mis on jõu impulss?

5. Milliseid Newtoni teise seaduse sõnastusi teate?

6. Millise olulise järelduse saab teha Newtoni teisest seadusest?

VI. Kodutöö

Töötage läbi õpiku vastav osa.

Probleeme lahendama:

1. Leidke 5 kg kaaluva keha kiirendusmoodul nelja kehale mõjuva jõu toimel, kui:

a) F1 = F3 = F4 = 20 H, F2 = 16 H;

b) F1 = F4 = 20 H, F2 = 16 H, F3 = 17 H.

2. Keha massiga 2 kg, liikudes sirgjooneliselt, muutis oma kiirust 1 m/s-lt 2 m/s-le 4 sekundiga.

a) Mis on keha kiirendus?

b) Milline jõud mõjus kehale selle liikumissuunas?

c) Kuidas on keha hoog (impulss) vaadeldava aja jooksul muutunud?

d) Milline on kehale mõjuva jõu impulss?

e) Kui suure vahemaa läbib keha vaadeldava liikumisaja jooksul?