Druga zasada dynamiki: najpierw wybierz ciało, potem sumuj siły

Potrzebne wiadomości: Masa, przyspieszenie, wektory oraz pierwsza zasada dynamiki.

Równanie dla wybranego ciała

W inercjalnym układzie odniesienia, dla stałej masy i w zakresie mechaniki klasycznej, zapisujemy \sum \vec F=m\vec a. Suma obejmuje siły działające na rozpatrywane ciało. Siły, którymi ono działa na inne obiekty, należą do ich równań. Niuton ma jednostkę kg·m/s², więc podzielenie siły przez masę daje przyspieszenie.

Wybieramy osie i piszemy osobne równania składowych. Jeżeli pudełko na poziomym stole nie przyspiesza pionowo, to suma pionowych sił wynosi zero. Nie oznacza to braku tych sił. Poziomo może jednocześnie występować niezerowa wypadkowa.

Przykład

Pudełko o masie 3 kg ciągniemy poziomo siłą 15 N, a opór ma wartość 6 N. Przy osi zgodnej z ciągnięciem otrzymujemy 15-6=3a, stąd a=3 m/s². Nie dostalibyśmy tego wyniku z samego dzielenia 15 N przez masę. Jeżeli prędkość jest początkowo przeciwna przyspieszeniu, ciało najpierw zwalnia; kierunku prędkości nie da się odczytać z samej wypadkowej.

Warunek N=mg nie jest uniwersalnym prawem nacisku. Wynika z konkretnego bilansu pionowego. W przyspieszającej windzie albo przy ciągnięciu ukośną linką nacisk może być inny. Najbezpieczniejszy początek rozwiązania to nazwanie wszystkich oddziaływań i zaznaczenie zwrotów.

Zadania do tego tematu

• Dwie przeciwne siły działające na wózek
• Wskazanie wagi podczas przyspieszania windy w górę
• Wypadkowa siła wyznaczona ze zmiany prędkości
• Przyspieszenie od dwóch prostopadłych składowych siły

Dalsza lektura

Materiał referencyjny