חוק השני של ניוטון
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| mass/mæs/ | מסה |
| Newton's second law/ˈnjuːtnz ˈsekənd lɔː/ | חוק השני של ניוטון |
| net force/net fɔːs/ | כוח נטו |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | תאוצה |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | אינרציה |
| components/kəmˈpəʊnənts/ | מרכיבים |
| pulley/ˈpʊli/ | גלגלת |
אותו דחיפה – נוצה עף, מקרר כמעט לא זז
- תנו לנוצה דחיפה עדינה והיא תעוף; דחפו מקרר באותו כוח והוא כמעט לא יזוז.
- אותו כוח, תוצאות שונות לחלוטין – ההבדל הוא ב-מסה.
- משוואה אחת מחברת בין כוח, מסה ותנועה.
- זו מנוע המכניקה: תנו לה את הכוחות והמסה, והיא תספק לכם את התנועה.
החוק השני של ניוטון
- החוק השני של ניוטון קובע:
- ה-כוח הנטו על גוף שווה ל-מסה שלו כפול האצירה שלו.
- כאשר סודרים מחדש, $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ – הכוחות קובעים את האצירה.
כוח ניקוד של $20\ \text{N}$ פועל על עגלה $4\ \text{kg}$. מהי ההאיצה שלה (ביחידות $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{4} = 5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
שינוי סידור חוק השני: התאוצה שווה לסך הכוחות חלוקה ב____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ – סך הכוחות חלוקה במסה.
יותר כוח, פחות מסה
- למשוואה אחת יש שני כללים:
- כוח נטו גדול יותר → אצירה פרופורציונלית גדולה יותר.
- מסה גדולה יותר → אצירה פרופורציונלית קטנה יותר (המסה מתנגדת לשינוי – ה-אינרציה שלה).
- זה בדיוק הסיבה שהנוצה הקלה קופצת והמקרר הכבד כמעט לא זז.
שמור על הכוח זהה אך כפול את המסה. התאוצה...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מכיוון שהכוח קבוע ($a = F_{net}/m$), הכפלת המסה ($m$) ממיטה את התאצה ($a$) לחצי — מסה ותאצה יחסיות הפוך.
בחר את כל השינויים שיגדילו את התאוצה של הגוף.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
סך כוחות גדול יותר או מסה קטנה יותר מרימים את $a = F_{net}/m$; מסה גדולה יותר מורידה אותו, ובטול כוחות נותן סך כוחות אפס.
זה הכוח הנטו שמספר
- לגוף בדרך כלל ישנם מספר כוחות בו-זמנית – דחיפה, כבידה, חיכוך.
- רק הסכום הווקטורי שלהם, ה-כוח הנטו, מניע את האצירה.
- אם הכוחות מבטלים זה את זה לאפס, אין אצירה: הגוף נשאר במנוחה או ממשיך במהירות קבועה.
אם כל הכוחות על גוף מתבטלים, הוא אינו יכול לנוע.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
סך כוחות אפס משמעו תאוצה אפס, לא מהירות אפס. גוף נעש פשוט ממשיך במהירות קבועה שלו.
פירוק כוחות לרכיבים
- כאשר כוחות מופנים בכיוונים לא נוחים (למשל, במדרגון), פתחו כל אחד ל-רכיבים לאורך צירים שנבחרו.
- יישמו את $\sum F = ma$ בנפרד בכל כיוון.
- לגוף מחובר על גלגלת, כתוב את החוק עבור כל מסה ופתור יחד.
תרשים גוף חופשי: F = ma
הכוח הנטו חלקי למסה נותן את ההאיצה. שנה כוח ותצפה כיצד ההאיצה מגיבה.
תיבה בעלת $2\ \text{kg}$ נמשכת בכוח של $30\ \text{N}$ בעוד חיכוך גורר אחורה ב$10\ \text{N}$. מצא את התאוצה שלה (ביחידות $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
הסכום הכוחות הוא $= 30 - 10 = 20\ \text{N}$, ולכן $a = 20/2 = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$. השתמשו בסכום הכוחות ולא ב$30\ \text{N}$ לבדו.
כוח נטו של $20\ \text{N}$ פועל על קופסה $5\ \text{kg}$.
- תאוצה: $a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{5} = 4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
- הכפלת המסה ל$10\ \text{kg}$ באותו כוח, והתאוצה מתחצת ל$2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
שתמש בכוח הנטו, ולא בכוח אחד ששמעת. קופסה שנמשכת עם $30\ \text{N}$ בעוד חיכוך מושך אחורה ב$10\ \text{N}$, יש לה כוח נטו של $30 - 10 = 20\ \text{N}$ -- ולכן $a = 20/m$, לא $30/m$.
חוק השני של ניוטון הוא $\vec{F}_{net} = m\vec{a}$, או $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$: התאוצה שווה לכוח הנטו חלקי המסה. כוח גדול יותר גורם לתאוצה גדולה יותר; מסה גדולה יותר גורמת לתאוצה קטנה יותר. תמיד חבר את הכוחות כווקטורים תחילה, ואז חלק.