Force, Mass & Acceleration: De Tweede Bewegingswet Van Newton

{h1}

Newton's tweede wet van beweging stelt: "de kracht die op een voorwerp inwerkt is gelijk aan de massa van dat object maal zijn versnelling."

Isaac Newtons eerste bewegingswet stelt: "Een lichaam in rust zal in rust blijven en een lichaam in beweging zal in beweging blijven tenzij het wordt aangezet door een externe kracht." Wat gebeurt er dan met een lichaam als er een externe kracht op wordt uitgeoefend? Die situatie wordt beschreven door de Tweede Wet van Beweging van Newton.

Volgens NASA stelt deze wet: "Kracht is gelijk aan de verandering in momentum per verandering in de tijd. Voor een constante massa, is kracht gelijk aan massa maal versnelling." Dit is geschreven in wiskundige vorm als F = meen

F is kracht, m is massa en een is versnelling. De wiskunde hierachter is vrij eenvoudig. Als je de kracht verdubbelt, verdubbel je de versnelling, maar als je de massa verdubbelt, snij je de versnelling doormidden.

Newton publiceerde zijn bewegingswetten in 1687 in zijn baanbrekende werk "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" (Mathematical Principles of Natural Philosophy) waarin hij de beschrijving beschreef van hoe massieve lichamen bewegen onder invloed van externe krachten.

Newton breidde zich uit over het eerdere werk van Galileo Galilei, die de eerste nauwkeurige bewegingswetten voor de massa ontwikkelde, volgens Greg Bothun, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Oregon. De experimenten van Galileo lieten zien dat alle lichamen met dezelfde snelheid versnellen ongeacht de grootte of massa. Newton bekritiseerde en breidde ook uit over het werk van René Descartes, die ook een reeks natuurwetten publiceerde in 1644, twee jaar nadat Newton was geboren. De wetten van Descartes lijken erg op de eerste bewegingswet van Newton.

Acceleratie en snelheid

De tweede wet van Newton zegt dat wanneer een constante kracht inwerkt op een massief lichaam, dit ervoor zorgt dat het versnelt, dat wil zeggen dat het zijn snelheid met een constante snelheid verandert. In het eenvoudigste geval zorgt een kracht uitgeoefend op een object in rust ervoor dat het versnelt in de richting van de kracht. Als het object echter al in beweging is of als deze situatie wordt bekeken vanuit een bewegend traagheidsreferentieschema, lijkt dat lichaam te versnellen, vertragen of van richting te veranderen afhankelijk van de richting van de kracht en de richtingen waarin het object zich bevindt. en het referentiekader bewegen ten opzichte van elkaar.

De gewaagde letters F en een in de vergelijking geven aan dat kracht en versnelling zijn vector hoeveelheden, wat betekent dat ze zowel magnitude als richting hebben. De kracht kan een enkele kracht zijn of het kan de combinatie zijn van meer dan één kracht. In dit geval zouden we de vergelijking schrijven als ΣF = meen

De grote Σ (de Griekse letter sigma) vertegenwoordigt de vectorsom van alle krachten, of de netto kracht, die inwerkt op een lichaam.

Het is tamelijk moeilijk om je voor te stellen dat je een constante kracht op een lichaam uitoefent voor onbepaalde tijd. In de meeste gevallen kunnen krachten slechts een beperkte tijd worden toegepast, waardoor wordt geproduceerd wat wordt genoemd impuls. Voor een massief lichaam dat beweegt in een traag referentieframe zonder enige andere krachten, zoals wrijving, zal een bepaalde impuls een zekere verandering in zijn snelheid veroorzaken. Het lichaam kan versnellen, vertragen of van richting veranderen, waarna het lichaam met een nieuwe constante snelheid blijft bewegen (tenzij de impuls natuurlijk veroorzaakt dat het lichaam stopt).

Er is echter één situatie waarin we een constante kracht tegenkomen - de kracht als gevolg van zwaartekrachtversnelling, die ervoor zorgt dat massieve lichamen een neerwaartse kracht op de aarde uitoefenen. In dit geval wordt de constante versnelling als gevolg van de zwaartekracht geschreven gen de tweede wet van Newton wordt F = mg. Merk op dat in dit geval F en g zijn niet conventioneel geschreven als vectoren, omdat ze altijd in dezelfde richting wijzen, naar beneden.

Het product van massa-tijden zwaartekrachtversnelling, mg, staat bekend als gewicht, wat gewoon een andere soort kracht is. Zonder zwaartekracht heeft een massief lichaam geen gewicht en zonder een massief lichaam kan de zwaartekracht geen kracht produceren. Om de zwaartekracht te overwinnen en een massief lichaam op te tillen, moet je een opwaartse kracht produceren meen dat is groter dan de neerwaartse zwaartekracht mg.

De tweede wet van Newton in actie

Raketten die door de ruimte reizen, omvatten alle bewegingswetten van Newton.

Als de raket moet vertragen, versnellen of van richting veranderen, wordt er een kracht gebruikt om hem een ​​duw te geven, meestal afkomstig van de motor. De hoeveelheid kracht en de locatie waar de push wordt geleverd, kan de snelheid (het magnitudegedeelte van de versnelling) en de richting wijzigen.

Nu we weten hoe een massief lichaam in een inertiaal referentiekader zich gedraagt ​​wanneer het wordt onderworpen aan een externe kracht, zoals hoe de motoren die de duw maken de raket manoeuvreren, wat gebeurt er dan met het lichaam dat die kracht uitoefent? Die situatie wordt beschreven door de Derde Wet van Beweging van Newton.

Aanvullende rapportage door Rachel Ross, medewerker van WordsSideKick.com.

Zie ook:

  • Newton's bewegingswetten
  • Inertia & Newton's eerste bewegingswet

Extra middelen

  • HyperFysics: de wetten van Newton
  • The Physics Classroom: Newton's Laws
  • NASA: Newton's bewegingswetten


Video Supplement: (HIPERCALÓRICO) mass force PROCORPS.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com