ноября 2021 г. (четверг) . Второй закон Ньютона

11 ноября 2021 г. (четверг)

Дисциплина: Физика

Группа: № 83

Урок № 15

Тема: Второй закон Ньютона.

Цель: получить представление о связи между силой, действующей на тело, массой тела и его ускорением, о значении второго закона Ньютона, границах его применимости.

Учебник: Физика. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под. ред. Н.А. Парфентьевой. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 416 с. : ил. – (Классический курс).

Посмотреть видеоурок вы можете ЗДЕСЬ .

Второй закон Ньютона

Установить на опыте связь между ускорением и силой с абсолютной точностью нельзя, так как любое измерение даёт только приблизительное значение измеряемой величины. Но определить характер зависимости ускорения от силы можно с помощью несложных опытов. Уже простые наблюдения показывают, что, чем больше сила, тем быстрее меняется скорость тела, т. е. больше его ускорение. Естественно предположить, что ускорение прямо пропорционально силе. Ускорение, конечно, может зависеть от силы и гораздо более сложным образом, но сначала надо посмотреть, не справедливо ли самое простое предположение.

Проще всего изучить поступательное движение тела, например металлического бруска, так как только при поступательном движении ускорение всех точек одинаково, и мы можем говорить об определённом ускорении тела в целом. Однако в этом случае сила трения о стол довольно велика и, главное, её трудно точно измерить. Поэтому возьмём установленную на рельсы тележку с лёгкими колёсами. Тогда сила трения будет сравнительно невелика, а массой колёс можно пренебречь по сравнению с массой тележки (рис. 2.9).

Пусть на тележку действует постоянная сила со стороны нити, к концу которой прикреплён груз. Модуль силы измеряется пружинным динамометром. Эта сила постоянна, но не равна при движении силе тяжести, действующей на подвешенный груз. Измерить ускорение тележки можно, определяя время, затрачиваемое тележкой на прохождение пути s.

Предположив, что ускорение постоянно и начальная скорость равна нулю, согласно уравнению движения запишем s = х₁ - х₀ = at²/2, где x₀ и х₁ — начальная и конечная координаты тела.

Отсюда

Тщательные измерения модулей сил и ускорений показывают прямую пропорциональность между ними: а ~ F. Векторы и направлены по одной прямой в одну и ту же сторону.

На основании экспериментов было выявлено, что отношение модуля силы к модулю ускорения является постоянной величиной, не зависящей от силы:

Величину F/a, равную отношению модуля силы к модулю ускорения, называют массой тела.

Итак, мы выяснили, что ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе и тем меньше, чем больше масса тела. Сформулируем второй закон Ньютона:

Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе:

Эта формула выражает один из самых фундаментальных законов природы, которому с удивительной точностью подчиняется движение как громадных небесных тел, так и мельчайших песчинок.

С помощью этого закона можно рассчитать движение поршня в цилиндре автомобиля и сложнейшие траектории космических кораблей. Для решения задач мы чаще пользуемся другой формулировкой второго закона Ньютона:

12 Следующая ⇒