قانون نيوتن الثاني

ينص قانون نيوتن الثاني ، المسمى القانون الأساسي أو المبدأ الأساسي للديناميات ، على أن الجسم يتسارع إذا تم تطبيق قوة عليه ، مما يعني أن المناورة مجبرة على سحب الجسم أو دفعه.

لفهم القانون الأساسي بشكل أفضل ، من الضروري توضيح مفهومين أساسيين:

• القوة المطبقة على الجسم تسمى القوة الكلية .
• يسمى التغيير في السرعة الذي يختبره الجسم المتحرك بالتسارع .

بعبارة أخرى ، فإن تسارع الجسم يتناسب طرديًا مع القوة الكلية المطبقة عليه. أي إذا استخدمنا قوة أكبر ، يزيد الجسم من تسارعه.

هذا المبدأ جزء من قوانين نيوتن أو قوانين الحركة ، التي نُشرت لأول مرة في عام 1687 من قبل الفيزيائي وعالم الرياضيات الإنجليزي إسحاق نيوتن في عمله Principia Mathematica ، وهي مفتاح لفهم حركة الأجسام.

صيغة قانون نيوتن الثانية

يتم التعبير عن قانون نيوتن الثاني بالصيغة التالية:

F = m.a

أين:

• F هي القوة الكلية. يتم التعبير عنها في نيوتن (N)
• m هي كتلة الجسم. يتم التعبير عنها بالكيلوغرام (Kg.).
• A هو التسارع الذي يكتسبه الجسم. يتم التعبير عنها بالأمتار على مربع الثانية (م / ث ² ).

من الأمثلة البسيطة لفهم هذه الصيغة حساب القوة التي يجب تطبيقها على كرة قدم بوزن 0.4 كجم لركلها بتسارع 3.5 م / ث ² . في هذه الحالة ، ستكون الصيغة:

F = m.a

F = 0.4 كجم. 3.5 م / ث ²

القوة = 1.4 نيوتن

أمثلة على قانون نيوتن الثاني

يمكن وصف القانون الأساسي للديناميكيات في الأمثلة التالية:

1. طفلان وأرجوحة

طفلان يجلسان على أرجوحة. واحد منهم يتأرجح بقوة قليلة وتسارعه أبطأ. الطفل الثاني يتأرجح بقوة أكبر وتسارعه أكبر.

2. الصندوقين

لدينا صندوقين: واحد 15 كجم. و 50 كجم أخرى. إذا طبقنا نفس القدر من القوة لتحريكها ، فإن الصندوق الأول سيتحرك بشكل أسرع. ولكن إذا أردنا أن يتحرك الصندوقان بنفس السرعة ، فسيتعين علينا تطبيق المزيد من القوة على الصندوق الأثقل.

3. ركل الكرة

إذا كانت لدينا كرة تنس وكرة قدم وقمنا بركلهما ، فإن كرة التنس ستتمتع بتسارع أكبر ، حيث أن الجسم أقل كتلة. بينما كرة القدم سيكون لها تسارع أقل لأنها تحتوي على كتلة أكبر.

4. ادفع السيارة

توقف سيارة متحركة في منتصف الشارع ويجب على السائق دفعها للوصول بها إلى بر الأمان. بينما يستخدم السائق قوته الخاصة ، تتحرك السيارة ببطء ، ولكن عندما يساعد الأشخاص الآخرون السائق على دفع السيارة ، فإنها تتحرك بشكل أسرع ، لأنه كلما زادت القوة ، زادت التسارع.

5. عربة السوبر ماركت

إذا كانت عربة البقالة فارغة ، فإن تسارعها يكون أكبر حتى لو لم يتم تطبيق نفس القدر من القوة عند دفعها. من ناحية أخرى ، إذا كانت ممتلئة ، يكون تسارعها أقل ويتطلب الأمر مزيدًا من القوة لتحريكها للأمام.

6. افتح الأبواب

يتطلب فتح باب مصفح قوة أكبر من تلك المطلوبة لفتح باب خشبي مشترك يكون أخف وزناً.

7. كرة الجولف

لكي تصل كرة الجولف إلى الفتحة المطلوبة ، يجب وضع قدر معين من القوة فيها. إذا تم تطبيق القليل من القوة ، فسيكون تسارع الكرة أقل وستنتقل ببطء ، وإذا كانت القوة المطبقة أكبر ، فإن التسارع سيكون أكبر وستتحرك الكرة بشكل أسرع.

8. الدراجة

ينطبق قانون نيوتن الثاني عندما نركب دراجة. الدواسة هي القوة ، والكتلة هي الدراجة ، ووزن الجسم والتسارع هو السرعة التي تتحرك بها.

9. رمي الجلة

رمية الجلة هي رياضة أولمبية يتعين على اللاعب فيها دفع كرة معدنية ثقيلة للغاية تسمى الرصاصة. كلما زادت القوة المطبقة ، زادت التسارع الذي ستكتسبه الرصاصة وستذهب أبعد من ذلك.

10. كرة البولينج

تزيد القوة المؤثرة على الكرة من تسارعها وتجعلها تتحرك أسفل المسار ، وتطرق الدبابيس.

11. الشاحنة والسيارة

لكي تعمل السيارة ، من الضروري أن يولد المحرك القوة لزيادة تسارع السيارة. كلما كبرت السيارة ، زادت القوة التي تحتاجها لتسريع السيارة. لذلك ، تتطلب الشاحنة طاقة أكبر من السيارة العادية.