Cea de-a doua lege a mișcării lui Newton Conceptul de fizică a unui sistem
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea:
- Definiți forța netă, forța externă și sistemul.
- Înțelegeți a doua lege a mișcării lui Newton.
- Aplicați a doua lege a lui Newton pentru a determina greutatea unui obiect.
A doua lege a mișcării lui Newton este strâns legată de prima lege a mișcării a lui Newton. Se afirmă matematic relația cauză-efect dintre forță și schimbările de mișcare. A doua lege a mișcării lui Newton este mai cantitativă și este utilizată pe scară largă pentru a calcula ce se întâmplă în situații care implică o forță. Înainte de a putea scrie a doua lege a lui Newton ca o ecuație simplă care oferă relația exactă de forță, masă și accelerație, trebuie să clarificăm câteva idei care au fost deja menționate.
În primul rând, ce înțelegem prin schimbarea mișcării? Răspunsul este că o modificare a mișcării este echivalentă cu o modificare a vitezei. O modificare a vitezei înseamnă, prin definiție, că există o accelerație. Prima lege a lui Newton spune că o forță externă netă provoacă o schimbare în mișcare; astfel, vedem că o forță externă netă determină accelerarea.
O altă întrebare apare imediat. Ce înțelegem prin forță externă? O noțiune intuitivă de extern este corectă - o forță externă acționează din afara sistemului de interes. De exemplu, în Figura 1 (a) sistemul de interes este vagonul plus copilul din el. Cele două forțe exercitate de ceilalți copii sunt forțe externe. O forță internă acționează între elementele sistemului. Din nou, uitându-ne la Figura 1 (a), forța copilului din vagon exercită să atârne de vagon este o forță internă între elementele sistemului de interes. Numai forțele externe afectează mișcarea unui sistem, conform primei legi a lui Newton. (Forțele interne se anulează, așa cum vom vedea în secțiunea următoare.) Trebuie să definiți limitele sistemului înainte de a putea determina ce forțe sunt externe. Uneori sistemul este evident, în timp ce alteori identificarea granițelor unui sistem este mai subtilă. Conceptul de sistem este fundamental pentru multe domenii ale fizicii, la fel ca și aplicarea corectă a legilor lui Newton. Acest concept va fi revizuit de multe ori în călătoria noastră prin fizică.