Výsledná sila je definovaná ako súčet všetkých síl pôsobiacich na objekt. Príklad? Keď kopnete futbalový loptu, lopta vzlietne a pohybuje sa vzduchom. V tej chvíli na loptu pôsobí sieť. Keď sa lopta začne vracať na zem a nakoniec sa zastaví, na loptu tiež pôsobí sieťová sila.
Newtonov druhý zákon hovorí, že „keď sieť pôsobí na objekt, potom sa tento objekt musí zrýchliť, to znamená, že jeho rýchlosť sa mení z druhej na druhú“. Keď kopnete futbalový loptu prvýkrát, zrýchli sa a keď sa začne brzdiť, zastaví sa aj zrýchlenie.
Na objekt môže pôsobiť niekoľko síl a keď sa všetky tieto sily spočítajú, výsledkom je to, čo nazývame sieťová sila pôsobiaca na objekt.
Ak sa sieťová sila zvýši na nulu, objekt sa nezrýchľuje, preto sa pohybuje konštantnou rýchlosťou. Ak je sieťová sila pripočítaná k nenulovej hodnote, objekt sa zrýchľuje.
V prírode sú všetky sily proti iným silám, ako sú napríklad trecie alebo gravitačné sily. Sily môžu spôsobiť zrýchlenie iba vtedy, ak sú väčšie ako celkové protichodné sily.
Ak sila tlačí na objekt, ale je spojená trením, objekt sa nezrýchľuje. Podobne, ak sila tlačí proti gravitácii, ale je menšia ako gravitačná sila na objekt, nezrýchľuje sa.
Napríklad, ak proti 15-Newtonovmu tlačeniu na objekt pôsobí 10-Newtonová trecia sila, objekt sa zrýchli, ako keby bol tlačený pomocou 5-Newtonovej netlačnej sily.
Druhý Newtonov zákon
Prvý Newtonov pohybový zákon predpovedá správanie sa objektov, pre ktoré sú vyvážené všetky existujúce sily.
Prvý zákon (niekedy nazývaný zákon zotrvačnosti) uvádza, že ak sú sily pôsobiace na objekt vyvážené, zrýchlenie tohto objektu bude 0 m / s / s. Objekty v rovnováhe (stav, v ktorom sa vyrovnávajú všetky sily) sa nezrýchlia.
Podľa Newtona sa objekt zrýchli, iba ak naň pôsobí sieť alebo nevyvážená sila. Prítomnosť nevyváženej sily urýchli objekt, zmení jeho rýchlosť, jeho smer alebo jeho rýchlosť a smer.
Newtonov druhý zákon o pohybe
Tento zákon sa týka správania sa objektov, pre ktoré nie sú vyvážené všetky existujúce sily. Druhý zákon uvádza, že zrýchlenie objektu závisí od dvoch premenných: sieťová sila pôsobiaca na objekt a jeho hmotnosť.
Zrýchlenie objektu závisí priamo od sily pôsobiacej na objekt a nepriamo od hmotnosti objektu. Ako sa sila pôsobiaca na objekt zvyšuje, zrýchlenie objektu sa zvyšuje.
Keď sa hmotnosť objektu zvyšuje, zrýchlenie objektu sa znižuje. Newtonov druhý zákon o pohybe možno formálne uviesť takto:
„Zrýchlenie objektu vytvoreného sieťovou silou je priamo úmerné veľkosti sieťovej sily v rovnakom smere ako sieťová sila a nepriamo úmerné hmotnosti predmetu.“
Toto ústne vyjadrenie možno vyjadriť vo forme rovnice takto:
A = Fnet / m
Uvedená rovnica je často preusporiadaná do podoby, ktorá je známejšia, ako je uvedené nižšie. Čistá sila sa rovná súčinu hmotnosti vynásobenej zrýchlením.
Fnet = m • a
Dôraz sa vždy kladie na čistú silu. Zrýchlenie je priamo úmerné čistej sile. Čistá sila sa rovná hmotnostnému násobku zrýchlenia.
Zrýchlenie v rovnakom smere ako sieťová sila je zrýchlenie vyvolané sieťovou silou. Je to čistá sila, ktorá súvisí so zrýchlením, čistá sila je súčet vektorov všetkých síl.
Ak sú známe všetky jednotlivé sily pôsobiace na objekt, potom je možné určiť čistú silu.
Podľa vyššie uvedenej rovnice sa jednotka sily rovná jednotke hmotnosti vynásobenej jednotkou zrýchlenia.
Nahradením štandardných metrických jednotiek silou, hmotnosťou a zrýchlením vo vyššie uvedenej rovnici sa dá napísať nasledujúca ekvivalencia jednotiek.
1 Newton = 1 kg • m / s2
Definícia štandardnej metrickej jednotky sily je naznačená vyššie uvedenou rovnicou. Jeden Newton je definovaný ako množstvo sily požadovanej na dosiahnutie hmotnosti 1 kg a zrýchlenie 1 m / s / s.
Veľkosť a rovnica
Podľa Newtonovho druhého zákona, keď je objekt zrýchlený, musí naň pôsobiť čistá sila. Naopak, ak sieťová sila pôsobí na objekt, tento objekt sa zrýchli.
Veľkosť čistej sily pôsobiacej na objekt sa rovná hmotnosti objektu vynásobenej zrýchlením objektu podľa nasledujúceho vzorca:
Sieťová sila je zvyšková sila vyvolaná akceleráciou objektu, keď boli zrušené všetky protichodné sily.
Oponujúce sily znižujú účinok zrýchlenia a znižujú čistú silu zrýchlenia pôsobiacu na objekt.
Ak je čistá sila pôsobiaca na objekt nulová, potom objekt akceleruje a je v stave, ktorý nazývame rovnováhou.
Ak je objekt v rovnováhe, potom môžu platiť dve veci: objekt sa vôbec nepohybuje alebo sa objekt pohybuje konštantnou rýchlosťou. Vzorec pre rovnováhu je uvedený nižšie:
Príklady
Uvažujme hypotetickú situáciu vo vesmíre. Robíš vesmírnu bránu a niečo opravuješ na raketopláne. Pri práci na téme pomocou kľúča sa hnevá a hodí kľúč preč, čo sa stane?
Akonáhle kľúč opustí ruku, bude sa pokračovať v pohybe rovnakou rýchlosťou, akú dáva pri jeho uvoľnení. Toto je príklad situácie nulovej čistej sily. Kľúč sa bude pohybovať rovnakou rýchlosťou a nebude sa vo vesmíre zrýchľovať.
Ak hodíte rovnaký kľúč na Zem, kľúč spadne na zem a nakoniec sa zastaví. Prečo sa to zastavilo? Na kľúč pôsobí sieťová sila, ktorá spôsobuje spomalenie a zastavenie.
V ďalšom príklade povedzme, že ste na klzisku. Vezmite hokejový puk a posuňte ho cez ľad.
Hokejový puk nakoniec spomalí a zastaví, dokonca aj na hladkom klzkom ľade. Toto je ďalší príklad situácie s nenulovou sieťovou silou.
Referencie
- Fyzická trieda,. (2016). Newtonov druhý zákon. 11-2-2017, z webovej stránky physicsclassroom.com: physicsclassroom.com.
- Cárdenas, R. (2014). Čo je Net Force? - Definícia, veľkosť a rovnice. 11-2-2017, z webovej stránky http://study.com: Study.com.
- IAC Publishing, LLC. (2017). Čo je to čistá sila? 11-2-2017, z webovej stránky Reference.com: reference.com.
- Čistá sila. (nd) Revidovaný netradičný slovník spoločnosti Webster. (1913). Načítané 11. februára 2017 zo stránok thefreedictionary.com.
- Pearson, A. (2008). Sila a pohyb Kapitola 5. Sila a pohyb. 2-11-2017, z webovej stránky spoločnosti Pearson Education Inc: physics.gsu.edu.