Công thức định luật thứ hai của Newton cho chuyển động tịnh tiến. Định luật thứ hai của Newton cho chuyển động quay

Động lực học của một chất điểm và chuyển động tịnh tiến của một vật cứng

Định luật đầu tiên của Newton. Cân nặng. Lực lượng

Định luật đầu tiên của Newton: bất kỳ điểm vật chất nào (vật thể) duy trì trạng thái nghỉ hoặc chuyển động thẳng đều cho đến khi tác động từ các vật thể khác làm nó thay đổi trạng thái này. Mong muốn của một cơ thể duy trì trạng thái nghỉ ngơi hoặc chuyển động thẳng đều được gọi là quán tính. Do đó, định luật đầu tiên của Newton còn được gọi là luật quán tính.

Định luật đầu tiên của Newton không có giá trị trong bất kỳ hệ quy chiếu nào, và những hệ thống liên quan đến nó được thực hiện được gọi là quán tính hệ quy chiếu.

Cân nặng cơ thể - một đại lượng vật lý, là một trong những đặc điểm chính của vật chất, quyết định quán tính của nó ( khối lượng quán tính) và hấp dẫn ( khối lượng hấp dẫn) tính chất. Hiện tại, có thể coi là đã chứng minh được rằng khối lượng quán tính và trọng trường bằng nhau (với độ chính xác không nhỏ hơn 10–12 giá trị của chúng).

Cho nên, lực lượng- đây là đại lượng vectơ, là đại lượng đo tác động cơ học lên cơ thể từ các cơ quan hoặc trường khác, do đó cơ thể nhận được gia tốc hoặc thay đổi hình dạng và kích thước của nó.

Định luật thứ hai của Newton

Định luật thứ hai của Newton - định luật cơ bản về động lực học của chuyển động tịnh tiến - trả lời câu hỏi về chuyển động cơ học của một chất điểm (vật) thay đổi như thế nào dưới tác dụng của các lực tác dụng lên nó.

a ~ F (t = hăng sô) . (6.1)

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

a =kF/ m. (6.3)

Trong SI, hệ số tỷ lệ k= 1. Sau đó

(6.4)

(6.5)

Số lượng vectơ

(6.6)

Về mặt số học bằng tích của khối lượng của một chất điểm và tốc độ của nó và có hướng của tốc độ, được gọi là động lượng (động lượng)điểm vật liệu này.

Thay thế (6.6) thành (6.5), chúng tôi nhận được

(6.7)

Biểu thức (6.7) được gọi là phương trình chuyển động của một chất điểm.

Đơn vị của lực trong SI - newton(N): 1 N là lực truyền gia tốc 1 m / s 2 lên khối lượng 1 kg theo phương của lực:

1 N = 1 kg bệnh đa xơ cứng 2 .

Định luật thứ hai của Newton chỉ có giá trị trong hệ quy chiếu quán tính. Định luật đầu tiên của Newton có thể được suy ra từ định luật thứ hai.

Trong cơ khí, nó có tầm quan trọng lớn nguyên tắc độc lập hành động của các lực lượng: nếu một số lực tác dụng đồng thời lên một điểm vật chất, thì mỗi lực trong số này truyền một gia tốc cho điểm vật chất theo định luật II Newton, coi như không có lực nào khác.

Định luật thứ ba của Newton

Sự tương tác giữa các điểm vật chất (cơ thể) được xác định bởi Định luật thứ ba của Newton.

F 12 = – F 21 , (7.1)

Định luật thứ ba của Newton cho phép chuyển đổi từ động lực học tách rời quan điểm vật chất đến động lực học hệ thốngđiểm vật chất.

Lực ma sát

Trong cơ học, chúng ta sẽ xem xét các lực khác nhau: ma sát, đàn hồi, trọng lực.

Lực ma sát, ngăn cản sự trượt của các phần tiếp xúc so với nhau.

ma sát bên ngoài gọi là ma sát xuất hiện trong mặt phẳng tiếp xúc giữa hai vật tiếp xúc với chuyển động tương đối của chúng.

Tùy thuộc vào bản chất của chuyển động tương đối của chúng, người ta nói về ma sát trượt, lăn hoặc quay tròn.

nội ma sátđược gọi là ma sát giữa các bộ phận của cùng một cơ thể, ví dụ, giữa các lớp khác nhau của chất lỏng hoặc chất khí. Nếu các vật trượt tương đối với nhau và được ngăn cách bởi một lớp chất lỏng nhớt (bôi trơn), thì ma sát xảy ra trong lớp chất bôi trơn. Trong trường hợp này, người ta nói về ma sát thủy động lực học(lớp bôi trơn đủ dày) và ma sát biên (độ dày của lớp bôi trơn là 0,1 µm trở xuống).

lực ma sát trượt F tr tỷ lệ thuận với sức mạnh Náp suất bình thường mà một cơ thể tác động lên cơ thể khác:

F tr = f N ,

ở đâu f - Hệ số ma sát trượt, phụ thuộc vào tính chất của các bề mặt tiếp xúc.

Trong trường hợp giới hạn (bắt đầu trượt của cơ thể) F=F tr. hoặc P sin  0 = f N = f P cos  0, ở đâu

f = tg 0 .

Đối với bề mặt nhẵn, lực hút giữa các phân tử bắt đầu đóng một vai trò nhất định. Đối với họ áp dụng luật ma sát trượt

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

ở đâu R 0 - áp suất bổ sung do lực hút giữa các phân tử, giảm nhanh khi khoảng cách giữa các hạt tăng lên; S - diện tích tiếp xúc giữa các cơ thể; f ist - hệ số ma sát trượt thực.

Một cách triệt để để giảm lực ma sát là thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn (ổ bi và ổ lăn, v.v.). Lực ma sát lăn được xác định theo định luật do Coulomb thiết lập:

F tr = f đến N / r , (8.1)

ở đâu r- bán kính của thân lăn; f k - hệ số ma sát lăn, có thứ nguyên mờ f thành = L. Từ (8.1) suy ra lực ma sát lăn tỉ lệ nghịch với bán kính của vật lăn.

Định luật bảo toàn động lượng. Tâm khối lượng

Tập hợp các điểm vật chất (phần thân) được coi là tổng thể được gọi là hệ thống cơ khí. Lực tương tác giữa các điểm vật chất của một hệ cơ học được gọi là - nội bộ. Các lực mà các vật thể bên ngoài tác động lên các điểm vật chất của hệ được gọi là bên ngoài. Một hệ thống cơ học của các vật thể không bị tác động bởi ngoại lực được gọi là đóng cửa(hoặc bị cô lập). Nếu chúng ta có một hệ thống cơ học bao gồm nhiều vật thể, thì theo định luật thứ ba của Newton, các lực tác động giữa các vật thể này sẽ bằng nhau và hướng ngược lại, tức là tổng hình học của nội lực bằng không.

Chúng tôi viết ra định luật thứ hai của Newton cho mỗi N các cơ quan của hệ thống cơ khí:

Thêm các số hạng phương trình này theo số hạng, chúng tôi thu được

Nhưng vì tổng hình học của các nội lực của một hệ cơ học bằng 0 theo định luật thứ ba của Newton, thì

(9.1)

ở đâu là động lượng của hệ. Như vậy, đạo hàm theo thời gian của động lượng của một hệ cơ học bằng tổng hình học của các ngoại lực tác dụng lên hệ.

Trong trường hợp không có ngoại lực (chúng ta coi là một hệ thống kín)

Biểu thức cuối cùng là định luật bảo toàn động lượng: động lượng của một hệ kín được bảo toàn, tức là không thay đổi theo thời gian.

Các thí nghiệm chứng minh rằng điều đó cũng đúng đối với các hệ vi hạt kín (chúng tuân theo các định luật cơ học lượng tử). Định luật này là phổ quát, tức là định luật bảo toàn động lượng - quy luật cơ bản của tự nhiên.

Định luật bảo toàn động lượng là hệ quả của một tính chất nhất định về tính đối xứng của không gian - tính thuần nhất của nó. Tính đồng nhất của không gian nằm ở chỗ, trong quá trình chuyển động song song trong không gian của một hệ thống kín nói chung của các vật thể, các tính chất vật lý và quy luật chuyển động của nó không thay đổi, hay nói cách khác, không phụ thuộc vào sự lựa chọn vị trí gốc của quán tính. khung tham chiếu.

Trung tâm của lực hấp dẫn(hoặc tâm quán tính) hệ thống các điểm vật chất được gọi là điểm tưởng tượng Với, vị trí đặc trưng cho sự phân bố khối lượng của hệ thống này. Vectơ bán kính của nó là

ở đâu m tôi và r tôi- lần lượt là khối lượng và vectơ bán kính tôi-điểm vật liệu thứ; N- số điểm vật liệu trong hệ thống; là khối lượng của hệ. Tốc độ khối lượng tâm

Cho rằng số Pi = m tôi v tôi, một có động lực R hệ thống, bạn có thể viết

(9.2)

tức là, động lượng của hệ bằng tích khối lượng của hệ và vận tốc của khối tâm của nó.

Thay biểu thức (9.2) vào phương trình (9.1), ta được

(9.3)

tức là khối tâm của hệ chuyển động như một chất điểm mà tại đó khối lượng của toàn bộ hệ tập trung và trên đó một lực tác dụng bằng tổng hình học của tất cả các lực bên ngoài tác dụng lên hệ. Biểu thức (9.3) là định luật chuyển động của khối tâm.

1. Đạo hàm theo thời gian của lượng chuyển động K của một chất điểm hoặc hệ chất điểm so với hệ quy chiếu cố định (quán tính) bằng vectơ chính F của mọi ngoại lực tác dụng lên hệ:
dK / dt = F hoặc mac = F

trong đó ac là gia tốc của tâm quán tính của hệ và m là khối lượng của nó.
Trong trường hợp chuyển động tịnh tiến của vật cứng với vận tốc tuyệt đối v thì vận tốc của quán tính ở tâm là vc = v. Do đó, khi xét chuyển động tịnh tiến của một vật cứng, vật này có thể được thay thế về mặt tinh thần bằng một điểm vật chất trùng với tâm quán tính của vật, sở hữu toàn bộ khối lượng của nó và chuyển động dưới tác dụng của động lực chủ yếu là ngoại lực tác dụng lên cơ thể.
Trong hình chiếu lên các trục của một hệ tọa độ Descartes hình chữ nhật cố định, phương trình của định luật cơ bản về động lực học của chuyển động tịnh tiến của hệ có dạng:
Fx = dK / dt, Fy = dK / dt, Fz = dK / dt

hoặc
macx = Fx, macy = Fy, macz = Fz

2. Các trường hợp đơn giản nhất về chuyển động tịnh tiến của vật cứng.
a) Lớp phủ (F = 0):
mv = const, a = 0.

b) Chuyển động dưới tác dụng của một lực không đổi:
d / dt (mv) = F = const, mv = Ft + mv0,

trong đó mv0 là lượng chuyển động của vật tại thời điểm ban đầu t = 0.
c) Chuyển động dưới tác dụng của một lực biến thiên. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là
mv2 - mv1 = Fcp (t2 - t1)

trong đó Fcp là giá trị trung bình của vectơ lực trong khoảng thời gian từ t1 đến t2.

Các mục khác

06/10/2016. Định luật đầu tiên của Newton

1. Định luật thứ nhất của Newton: bất kỳ điểm vật chất nào cũng giữ nguyên trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đều và thẳng hướng cho đến khi tác động từ các vật thể khác đưa nó ra khỏi trạng thái này ...

06/10/2016. Lực lượng

1. Lực - một đại lượng vectơ, là đại lượng đo tác dụng cơ học lên một điểm hoặc vật thể từ các vật thể hoặc trường khác. Một lực được chỉ định đầy đủ nếu giá trị số, hướng của nó được chỉ ra ...

06/10/2016. Định luật thứ ba của Newton

1. Tác động của hai điểm vật chất lên nhau bằng số và hướng ngược chiều nhau: Fij = - Fji, trong đó i không bằng j. Các lực này được tác dụng vào các điểm khác nhau và có thể cân bằng lẫn nhau ...

Chương 2. CÁC YẾU TỐ CỦA ĐỘNG HỌC

Động lực học nghiên cứu chuyển động của các cơ thể, có tính đến những nguyên nhân đó (tương tác giữa các cơ thể) quyết định đặc tính này hay đặc tính khác của chuyển động. Cơ học cổ điển (Newton) dựa trên ba định luật động lực học do I. Newton đưa ra vào thế kỷ 17. Định luật Newton ra đời là kết quả của việc tổng quát hóa một số lượng lớn các dữ kiện thực nghiệm. Tính đúng đắn của họ được xác nhận bởi sự trùng hợp với kinh nghiệm về những hậu quả xảy ra sau đó.

Định luật đầu tiên của Newton được xây dựng như sau: mọi cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi hoặc chuyển động đều và thẳng, cho đến khi tác động từ các cơ quan khác làm nó thay đổi trạng thái này. Cả hai trạng thái này thống nhất với nhau bởi thực tế là gia tốc của cơ thể bằng không.

Xét rằng bản chất của chuyển động phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ quy chiếu, nên kết luận rằng định luật thứ nhất của Newton không có giá trị trong mọi hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu trong đó định luật Newton đầu tiên được ứng dụng thường được gọi là hệ quy chiếu quán tính. Quy luật tự nó được gọi là quy luật quán tính. Hệ quy chiếu trong đó định luật đầu tiên của Newton không được đáp ứng thường được gọi là phi quán tính. Bất kỳ hệ quy chiếu nào ͵ chuyển động thẳng biến đổi đều và tịnh tiến so với hệ quán tính cũng là hệ quy chiếu quán tính. Vì lý do này, có vô số hệ thống quán tính.

Đặc tính của các vật thể để duy trì trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đều và thẳng hướng thường được gọi là tính trơ(quán tính). Phép đo quán tính của cơ thể là khối lượng của nó m. Nó không phụ thuộc vào tốc độ của cơ thể. lấy như một đơn vị khối lượng kg(kg) - khối lượng của vật chuẩn.

Nếu trạng thái chuyển động của một cơ thể hoặc hình dạng và kích thước của nó thay đổi, thì người ta nói rằng các cơ quan khác hoạt động trên cơ thể đó. Lực là thước đo sự tương tác của các cơ thể. Bất kỳ lực nào cũng biểu hiện như là kết quả của tác động của một vật này lên vật khác, lực này bị giảm thành sự xuất hiện của gia tốc trong cơ thể hoặc sự biến dạng của nó.

Định luật thứ hai của Newton: kết quả của lực tác dụng lên một vật bằng tích của khối lượng của vật này và gia tốc của nó:

Vì khối lượng là một đại lượng vô hướng, nó tuân theo công thức (6.1) đó.

Dựa trên định luật này, đơn vị lực được đưa ra - newton(H):.

Định luật thứ hai của Newton chỉ có giá trị trong hệ quy chiếu quán tính.

Chúng ta hãy thay gia tốc trong phương trình (6.1) bằng đạo hàm theo thời gian của vận tốc:

Số lượng vectơ

triệu tập động lượng cơ thể.

Từ công thức (6.3) ta thấy rằng hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vận tốc. Đơn vị của xung - kilôgam mét trên giây(kg × m / s).

Kết hợp các biểu thức (6.2) và (6.3), chúng ta thu được

Biểu thức kết quả cho phép chúng tôi đề xuất một công thức tổng quát hơn của định luật thứ hai của Newton: lực tác dụng lên vật bằng đạo hàm của động lượng theo thời gian..

Bất kỳ hành động nào của các cơ thể lên nhau đều có tính chất tương tác (Hình 6.1). Nếu cơ thể tác dụng lên cơ thể một lực nhất định, thì đến lượt cơ thể, cơ thể sẽ tác dụng lên cơ thể một lực.

Định luật thứ ba của Newton được xây dựng như sau: các vật tương tác tác dụng lên nhau những lực có độ lớn bằng nhau và ngược chiều.

Các lực này tác dụng lên các vật thể khác nhau, tác dụng theo một đường thẳng và là các lực có cùng bản chất. Biểu thức toán học của định luật thứ ba Newton là

Dấu "-" trong công thức (6.5) có nghĩa là các vectơ lực ngược hướng.

Như chính Newton đã nói, định luật thứ ba là: "Một hành động luôn luôn có một phản ứng ngang bằng và ngược chiều, nếu không thì hành động của hai vật thể trên nhau là bình đẳng và hướng ngược chiều nhau."

Chuyển động quay của vật qua một góc nhất định có thể được xác định là một đoạn, chiều dài của đoạn đó bằng j và hướng trùng với trục mà chuyển động quay được thực hiện. Hướng quay và phân đoạn mô tả nó được kết nối với nhau bằng quy tắc vít phải.

Trong toán học, người ta chỉ ra rằng các phép quay rất nhỏ có thể được coi là vectơ, được ký hiệu bằng các ký hiệu hoặc. Hướng của vectơ quay gắn liền với hướng quay của cơ thể; - vectơ của chuyển động quay sơ cấp của vật thể - là một công cụ giả, vì nó không có điểm ứng dụng.

Trong quá trình chuyển động quay của một vật cứng, mỗi điểm chuyển động dọc theo một đường tròn, tâm của điểm đó nằm trên một trục quay chung (Hình 6). Trong trường hợp này, vectơ bán kính R, hướng từ trục quay đến một điểm, quay theo thời gian Dtở một góc độ nào đó DJ. Để đặc trưng cho chuyển động quay, người ta giới thiệu vận tốc góc và gia tốc góc.

vận tốc gócđược gọi là đại lượng vectơ bằng đạo hàm bậc nhất của góc quay của vật theo thời gian:

Góc 1 radian là góc ở tâm có độ dài cung bằng bán kính đường tròn; 360 o \ u003d 2p rad.

Hướng của vận tốc góc đã cho quy tắc vít đúng: vectơ vận tốc góc cùng hướng với vectơ, nghĩa là với chuyển động tịnh tiến của trục vít, đầu của nó quay theo hướng chuyển động của chất điểm dọc theo đường tròn.

Vận tốc thẳng của một điểm liên quan đến vận tốc góc:

Ở dạng véc tơ.

Nếu trong quá trình quay mà vận tốc góc thay đổi thì xuất hiện gia tốc góc.

Gia tốc góc là đại lượng vectơ bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc theo thời gian. Vectơ vận tốc góc đồng hướng với vectơ biến đổi cơ bản của vận tốc góc xảy ra trong thời gian dt:

Với chuyển động có gia tốc, vectơ là song song (Hình 7), với chuyển động chậm dần, nó ngược lại (Hình 8).

Gia tốc góc chỉ xuất hiện trong hệ khi có sự thay đổi vận tốc góc, tức là khi tốc độ chuyển động thẳng thay đổi độ lớn. Sự thay đổi của vận tốc đặc trưng cho độ lớn của gia tốc tiếp tuyến.

Hãy tìm mối quan hệ giữa gia tốc góc và gia tốc tiếp tuyến:

.

Sự thay đổi hướng của tốc độ trong quá trình chuyển động theo đường cong được đặc trưng bởi gia tốc bình thường:

.

Do đó, mối quan hệ giữa đại lượng tuyến tính và góc được biểu thị bằng các công thức sau:

Các loại chuyển động quay:

một) Biến đổi- một chuyển động trong đó và thay đổi:

b) thay đổi như nhau- chuyển động quay với gia tốc góc không đổi:

trong) đồng dạng- chuyển động quay với vận tốc góc không đổi:

.

Chuyển động quay đều có thể được đặc trưng bởi chu kỳ và tần số quay.

Giai đoạn = Stage là thời gian cần thiết để cơ thể hoàn thành một vòng quay.

Tần số quay là số vòng quay trên một đơn vị thời gian.

Đối với một lượt:

, .

Các định luật Newton. Phương trình cơ bản của động học của chuyển động tịnh tiến.

Động lực học nghiên cứu chuyển động của các cơ thể, có tính đến các nguyên nhân gây ra chuyển động này.

Động lực học dựa trên định luật Newton.

Tôi luật. Có hệ quy chiếu quán tính (ISR) trong đó một điểm vật chất (vật thể) duy trì trạng thái nghỉ hoặc chuyển động thẳng đều cho đến khi tác động từ các vật thể khác đưa nó ra khỏi trạng thái này.

Đặc tính của một vật thể để duy trì trạng thái nghỉ ngơi hoặc chuyển động thẳng đều trong trường hợp không có ảnh hưởng của các vật thể khác lên nó được gọi là quán tính.

ISO là một hệ quy chiếu trong đó một cơ thể, không bị ảnh hưởng từ bên ngoài, ở trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đều trên một đường thẳng.

Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều trên một đường thẳng đối với IFR bất kỳ.

Hệ quy chiếu, chuyển động với gia tốc so với IFR, là không quán tính.

Định luật đầu tiên của Newton, còn được gọi là định luật quán tính, lần đầu tiên được xây dựng bởi Galileo. Nội dung của nó tóm gọn trong 2 câu lệnh:

1) tất cả các vật thể đều có thuộc tính quán tính;

2) có ISO.

Nguyên lý tương đối của Galileo: tất cả các hiện tượng cơ học trong tất cả các ISO đều xảy ra theo cùng một cách, tức là Không thể xác định bằng bất kỳ thí nghiệm cơ học nào bên trong IFR xem IFR đã cho đang ở trạng thái dừng hay chuyển động đồng đều trên một đường thẳng.

Trong hầu hết các bài toán thực tế, hệ quy chiếu, được kết nối chặt chẽ với Trái đất, có thể được coi là ISO.

Từ kinh nghiệm, người ta biết rằng dưới những ảnh hưởng giống nhau, các vật thể khác nhau thay đổi tốc độ của chúng không đồng đều, tức là thu được các gia tốc khác nhau, gia tốc của các vật thể phụ thuộc vào khối lượng của chúng.

Cân nặng- thước đo các đặc tính quán tính và hấp dẫn của cơ thể. Với sự trợ giúp của các thí nghiệm chính xác, người ta đã xác định được rằng khối lượng quán tính và trọng trường tỷ lệ thuận với nhau. Chọn các đơn vị sao cho hệ số tỷ lệ trở nên bằng một, chúng ta có được điều đó, do đó, chúng chỉ đơn giản nói về trọng lượng cơ thể.

[m] = 1kg - khối lượng của hình trụ platin-iridi, đường kính và chiều cao của chúng là h = d = 39mm.

Để mô tả tác dụng của một vật lên vật khác, người ta đưa ra khái niệm lực.

Lực lượng- thước đo sự tương tác của các vật thể, do đó các vật thể thay đổi tốc độ hoặc biến dạng.

Lực được đặc trưng bởi một giá trị số, hướng, điểm tác dụng. Đường mà lực tác dụng được gọi là dòng lực.

Tác dụng đồng thời của một số lực lên một cơ thể tương đương với tác dụng của một lực, được gọi là kết quả hoặc lực tạo thành và bằng tổng hình học của chúng:

Định luật thứ hai của Newton - định luật cơ bản về động lực học của chuyển động tịnh tiến - trả lời câu hỏi làm thế nào chuyển động của một vật thay đổi dưới tác dụng của các lực tác dụng lên nó.

Ngày: __________ Phó Giám đốc OIA: ___________

Môn học; Định luật thứ hai của Newton cho chuyển động quay

Mục tiêu:

Giáo dục: xác định và viết ra dưới dạng toán học định luật II Newton; giải thích mối quan hệ giữa các đại lượng có trong công thức của định luật này;

Đang phát triển: phát triển tư duy logic, khả năng giải thích các biểu hiện của định luật II Newton trong tự nhiên;

Giáo dục : hình thành hứng thú học tập vật lý, rèn luyện tính siêng năng, trách nhiệm.

Loại bài: học tài liệu mới.

Biểu diễn: sự phụ thuộc của gia tốc của vật vào lực tác dụng lên vật đó.

Thiết bị: xe đẩy có bánh nhẹ, đĩa xoay, bộ tạ, lò xo, khối, thanh.

THỜI GIAN LỚP HỌC

Tổ chức thời gian

Cập nhật những kiến ​​thức cơ bản của học sinh

Chuỗi công thức (tái tạo công thức):

II. Động cơ hoạt động giáo dục của học sinh

Cô giáo. Với sự trợ giúp của các định luật Newton, người ta không chỉ có thể giải thích các hiện tượng cơ học quan sát được mà còn có thể dự đoán đường đi của chúng. Nhớ lại rằng nhiệm vụ chính trực tiếp của cơ học là tìm vị trí và tốc độ của một vật tại bất kỳ thời điểm nào, nếu biết vị trí và tốc độ của nó tại thời điểm ban đầu và các lực tác dụng lên vật đó. Vấn đề này được giải quyết với sự trợ giúp của định luật thứ hai của Newton, mà chúng ta sẽ nghiên cứu hôm nay.

III. Học tài liệu mới

1. Sự phụ thuộc của gia tốc của vật vào lực tác dụng lên vật đó

Vật trơ hơn có khối lượng lớn, vật trơ hơn có khối lượng nhỏ hơn:

2. Định luật thứ hai của Newton

Định luật thứ hai về động lực học của Newton thiết lập mối liên hệ giữa các đại lượng động học và động lực học. Thông thường, nó được lập công thức như sau: gia tốc mà một vật nhận được tỷ lệ thuận với khối lượng của vật đó và có cùng hướng với lực:

trong đó - gia tốc, - kết quả của các lực tác dụng lên vật, N; m - khối lượng bản thân, kg.

Nếu chúng ta xác định lực từ biểu thức này, thì chúng ta thu được định luật thứ hai về động lực học trong công thức sau: lực tác dụng lên vật bằng tích khối lượng của vật và gia tốc do lực này cung cấp.

Newton đã xây dựng định luật thứ hai về động lực học hơi khác, bằng cách sử dụng khái niệm động lượng (động lượng cơ thể). Xung lực - tích của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó (giống như lượng chuyển động) - một trong những thước đo của chuyển động cơ học: Xung lực (động lượng) là một đại lượng vectơ. Kể từ khi tăng tốc

Newton đã xây dựng định luật của mình như sau: sự thay đổi động lượng của một vật tỷ lệ với lực tác dụng và xảy ra theo hướng của đường thẳng mà lực này tác dụng.

Nó đáng xem xét một công thức khác của định luật thứ hai của động lực học. Trong vật lý, một đại lượng vectơ được sử dụng rộng rãi, được gọi là xung của một lực - đây là tích của lực và thời gian tác dụng của nó: Sử dụng điều này, chúng ta nhận được . Độ thay đổi xung lượng của một vật bằng xung lượng của lực tác dụng lên nó.

Định luật thứ hai về động lực học của Newton đã tóm tắt một thực tế cực kỳ quan trọng: tác động của các lực không gây ra chuyển động thực tế, mà chỉ làm thay đổi nó; Lực gây ra sự thay đổi tốc độ, tức là gia tốc, không phải tốc độ của chính nó. Hướng của lực trùng với hướng của vận tốc chỉ trong trường hợp từng phần của chuyển động thẳng đều có gia tốc thẳng (Δ 0). Ví dụ, trong quá trình chuyển động của một vật được ném theo phương ngang, lực hấp dẫn hướng xuống và vận tốc tạo với lực một góc nhất định, lực này thay đổi trong quá trình bay của vật. Và trong trường hợp chuyển động thẳng đều của vật theo đường tròn thì lực luôn hướng vuông góc với vận tốc của vật.

Đơn vị SI của lực được xác định dựa trên định luật II Newton. Đơn vị của lực được gọi là [H] và được định nghĩa như sau: một lực của 1 newton truyền một gia tốc 1 m / s2 lên một vật có khối lượng 1 kg. Vì vậy,

Các ví dụ ứng dụng của định luật II Newton

Như một ví dụ về việc áp dụng định luật thứ hai của Newton, đặc biệt, người ta có thể xem xét phép đo khối lượng cơ thể bằng cách cân. Một ví dụ về sự biểu hiện của định luật thứ hai của Newton trong tự nhiên có thể là một lực tác động lên hành tinh của chúng ta từ Mặt trời, v.v.

Các giới hạn áp dụng định luật II Newton:

1) hệ quy chiếu phải quán tính;

2) tốc độ của cơ thể phải nhỏ hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng (đối với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, định luật thứ hai của Newton được sử dụng ở dạng xung động:).

IV. Sửa chữa vật liệu

Giải quyết vấn đề

1. Một vật có khối lượng 500 g chịu tác dụng đồng thời của hai lực 12 N và 4 N, hướng ngược chiều dọc theo một đường thẳng. Xác định môđun và chiều của gia tốc.

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

Tìm một - ?

Theo định luật II Newton: Trong đó Hãy vẽ trục Ox, khi đó hình chiếu F = F1 - F2. Vì vậy,

Đáp số: 16 m / s2 thì gia tốc có hướng của lực lớn hơn.

2. Tọa độ của vật biến đổi theo quy luật x = 20 + 5t + 0,5t2 dưới tác dụng của lực 100 N. Tìm khối lượng của vật.

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

Tìm: m -?

Dưới tác dụng của một lực, vật chuyển động với gia tốc bằng nhau. Do đó, tọa độ của nó thay đổi theo quy luật:

Theo định luật thứ hai của Newton:

Đáp số: 100 kg.

3. Một vật có khối lượng 1,2kg đạt vận tốc 12 m / s ở khoảng cách 2,4 m dưới tác dụng của lực 16 N. Tìm vận tốc ban đầu của vật.

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

Tìm: 0 -?

Dưới tác dụng của một lực, vật có gia tốc theo định luật II Newton:

Đối với chuyển động có gia tốc đều:

Từ (2) ta biểu thị thời gian t:

và thay thế cho t trong (1):

Thay thế biểu thức cho gia tốc:

Đáp số: 8,9 m / s.

V. Tóm tắt bài học

Cuộc trò chuyện trực tiếp cho các câu hỏi

1. Các đại lượng vật lý như gia tốc, lực và khối lượng của một vật có quan hệ với nhau như thế nào?

2. Hoặc có thể phát biểu bằng công thức rằng lực tác dụng lên một vật phụ thuộc vào khối lượng và gia tốc của nó?

3. Động lượng của cơ thể (động lượng) là gì?

4. Xung của lực là gì?

5. Bạn biết công thức nào của định luật II Newton?

6. Kết luận quan trọng nào có thể được rút ra từ định luật II Newton?

VI. Bài tập về nhà

Làm việc thông qua phần có liên quan của sách giáo khoa.

Giải quyết vấn đề:

1. Tìm môđun gia tốc của vật có khối lượng 5kg dưới tác dụng của bốn lực tác dụng lên nó, nếu:

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

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

2. Một vật có khối lượng 2 kg, chuyển động thẳng đều, vận tốc thay đổi từ 1 m / s đến 2 m / s trong 4 s.

a) Gia tốc của vật là gì?

b) Lực nào đã tác dụng lên vật theo phương chuyển động của nó?

c) Động lượng của vật (động lượng) đã thay đổi như thế nào theo thời gian được coi là?

d) Công của lực tác dụng lên vật là bao nhiêu?

e) Quãng đường vật đi được trong thời gian đã xét là chuyển động?