Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Головко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 10. Другий закон Ньютона

  • Інертність тіл. Маса
  • Сила. Додавання сил
  • Другий закон Ньютона

ІНЕРТНІСТЬ ТІЛ. Маса. З досвіду відомо, що тіла не можуть миттєво змінювати свою швидкість. Щоб розігнати до певної швидкості велосипед або автомобіль, а також щоб зупинити їх (зменшити швидкість руху до нуля), потрібен деякий час. З цієї самої причини для літаків будують аеродроми — злітно-посадкові смуги. Властивість тіл зберігати свою швидкість сталою називають інертністю. Різні тіла мають різну інертність. Якщо взаємодіють два тіла, то більш інертним буде те, швидкість якого зазнала меншої зміни.

Мірою інертності тіла є його маса. Це поняття ввів у фізику І. Ньютон, означивши масу як кількість речовини у фізичному тілі. Надалі ми послуговуватимемося трохи модифікованим визначенням.

Маса — це скалярна фізична величина, що обумовлює інертні властивості тіла.

З досвіду відомо, що тіло з більшою масою є більш інертним. Так, вантажний автомобіль важче зрушити з місця, ніж легковий. Але і гальмівний шлях вантажівки значно більший, ніж у легковика за тієї самої швидкості руху.

Масу позначають малою латинською літерою m. Одиницею маси є кілограм (кг). Позасистемною одиницею маси, що використовується нарівні з одиницями СІ є тонна (1 т = 1000 кг)

СИЛА. ДОДАВАННЯ СИЛ. Мірою механічної взаємодії між тілами є фізична величина — сила. З цією фізичною величиною ви вже знайомилися в курсі фізики. І. Ньютон визначив силу як кількість руху, яка передається тілу за одиницю часу. Сила може спричинювати прискорення і деформацію тіла.

Сила — векторна фізична величина, що є мірою взаємодії між тілами.

Рівнодійна сила — це сила, яка діє так само, як декілька окремих сил, прикладених до тіла.

Рівнодійну силу знаходять як геометричну (векторну) суму всіх сил, прикладених до тіла. Слід пам’ятати, що рівнодійна сила є лише розрахунковою величиною, якою ми можемо замінити дію кількох сил. Окремі сили називають складовими. Визначення рівнодійної кількох складових сил є додаванням сил (мал. 10.1).

Мал. 10.1. Додавання сил за правилами додавання векторів

ДРУГИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА. 3 курсу фізики 9-го класу вам відома залежність між прискоренням тіла масою m та силою, що надає цього прискорення вказаному тілу

В інерціальній системі відліку прискорення тіла прямо пропорційне геометричній сумі всіх сил, які діють на тіло, і обернено пропорційне масі тіла.

З другого закону Ньютона можна встановити одиницю сили.

1 Н — це сила, під дією якої тіло масою 1 кг набуває прискорення 1 м/с2 у напрямку дії сили.

Якщо перший закон Ньютона описує інертні властивості тіл і визначає системи відліку, в яких вони виявляються, то другий закон Ньютона є основним законом для розрахунків фізичних величин, що характеризують механічний рух тіл. За допомогою другого закону Ньютона розв’язують основну задачу динаміки: визначають закон руху тіла.

Головне в цьому параграфі

Маса тіла — це кількісна міра його інертності (фізичної властивості протидіяти зміні швидкості руху тіла).

Сила — векторна фізична величина, що є мірою взаємодії між тілами.

Другий закон Ньютона: в інерціальній системі відліку прискорення тіла прямо пропорційне геометричній сумі всіх сил, що діють на тіло, і обернено пропорційне масі тіла.

Запитання для самоперевірки

  • 1. Що називають масою тіла?
  • 2. Як пов’язане прискорення тіла з його масою та величиною діючої сили?
  • 3. Розкрийте особливості руху тіла під дією кількох сил. Чи залежить дія сили на тіло від дії інших сил?
  • 4. Запишіть і сформулюйте другий закон Ньютона.
  • 5. Чи в усіх системах відліку виконується другий закон динаміки (другий закон Ньютона)?

Вправа до § 10

  • 2(с). З якою силою потрібно подіяти на тіло масою 500 г, щоб надати йому прискорення 2 м/с2?
  • 3(с). Визначте прискорення, з яким тіло масою 1 кг падає на Землю, якщо на нього діє сила тяжіння 9,8 Н.
  • 4(д). Візок рухається по горизонтальній поверхні зі швидкістю 0,5 м/с. Його наздоганяє другий візок, котрий рухається зі швидкістю 1,5 м/с. Після зіткнення обидва візки рухаються у тому ж напрямку зі швидкістю 1 м/с. Знайдіть відношення мас візків.
  • 5(в). Під дією деякої сили візок, рухаючись зі стану спокою, пройшов шлях 40 см. Коли ж на візок поклали вантаж 200 г, то під дією такої ж сили за той самий час візок пройшов зі стану спокою шлях 20 см. Визначіть масу візка.