قانون دوم نیوتن

قانون دوم نیوتن

سلام دوستان، بیایید قبل از اینکه قانون دوم نیوتن را بررسی کنیم با هم یک نگاهی به قانون اول نیوتن بیندازیم:

قانون اول نیوتن : اگر برایند نیروهای وارد برجسمی صفر باشد جسم با سرعت ثابت به حرکت ادامه میدهد.

این بدین معنی است که اگر برایند نیروها صفر باشه اگر جسم در حال حرکت باشه با همان سرعت ثابت به حرکت ادامه میده و اگر ساکن باشه همنوطور ساکن میمونه در هر دوی اینها سرعت تغییری نمیکنه پس شتاب صفر است.

سوالی که اینجا مطرح میشه اینه که حالا اگر برایند نیروهای وارد بر جسم صفر نباشد چه اتفاقی میفته؟

طبق قانون اول اگر برایند نیروها صفر نباشه سرعت تغییر میکنه و حرکت شتابدار خواهد بود حالا این شتاب چه ارتباطی با میزان نیروی وارد بر جسم داره؟ این موضوع قانون دوم نیوتن هست، نیوتن برای پاسخ به این سوال آزمایشی ترتیب داد جسم را به شکلی در فضایی بدون اصطکاک و مقاومت هوا (تا حد ممکن) قرار داد سپس نیروی F را به جسم وارد کرد جسم شتاب گرفت نیوتن هم این شتاب را محاسبه کرد و مقدار آن مثلا a شد حالا نیوتن نیروی F را دو برابر کرد و دید شتاب هم دو برابر شد یعنی ۲a و این آزمایش را برای ۳F و ۴f  هم تکرار کرد و نهایتا دید به هر نسبت که نیرو زیاد یا کم بشه شتاب هم به همان نسبت زیاد یا کم میشه پس فهمید نیرو و شتاب با هم متناسبند (نسبت مستقیم دارند)  یعنی:

vec{F}~right~vec{a}

و

2vec{F}~right~2vec{a}

doubleright~~vec{F}~alpha~vec{a}

قانون دوم نیوتن

شکل ۱

آیا حالا میتونیم برای نیرو و شتاب این رابطه را بنویسیم:

vec{F}=vec{a}

طبق مشاهداتمون این رابطه نمیتونه درست باشه فرض کنید که شما با نیرویی مشخص یک جعبه ۱ کیلویی را هل دهد خوب جعبه یک شتابی میگیره حالا اگر جرم جعبه دو برابر بشه و شما با همان نیرو جعبه را هل دهید این بار جعبه شتاب کمتری میگیره نیوتن این را آزمایش کرد و دید اگر برای نیرویی ثابت جرم دو برابر بشه میزان شتاب جسم نصف میشه، نیوتن گفت که شتاب فقط به نیرو وابسته نیست بلکه به جرم جسم هم بستگی دارد و با جرم نسبت عکس دارد:

m~right!2m~~doubleright~~vec{a}~right~vec{a}/2

نیتون قانون دوم خود را اینگونه بیان کرد:

vec{F}/m~=~vec{a}

یا همانطور که بیشتر برای ما آشناست به این صورت:

vec{F}~=~m*vec{a}

این قانون اصلی ترین قانون فیزیک نیوتنی است و خیلی هم قانون جالبی است از دو نظر:

۱) بر اساس این قانون رابطه بین جرم، نیرو و شتاب خیلی ساده است یک ضرب ساده. رابطه ای که میتونست خیلی پیچیده تر از این باشه مثلا میتونست این باشه:

vec{F}~=~m^3*sqrt{vec{a}^5}

ولی در زمان نیوتن همین ضرب ساده نحوه حرکت ستارگان و سایر اجرام آسمانی را توضیح میداد.

۲) قانون دوم نیوتن قانون اول را هم بیان میکنه چرا که اگر برایند نیروها صفر باشه داریم:

vec{F}=0~doubleright~0=m*vec{a}~doubleright~vec{a}=0

و وقتی شتاب صفر باشه سرعت هم تغییری نمیکنه همونطور که قانون اول میگه.

واحدهای فیزیکی معمولا به اسم کسی است که آنرا  کشف کرده،  طبیعی است که واحد نیرو  هم نیوتن (N) باشه:

1N~=~1Kg*1m/S^2

در پایان یک مثال ساده را هم ببینید:

مثال : اگر برایند نیروهای وارد بر یک جسم ۲ کیلو گرمی ۱۰ نیوتن باشد شتاب جسم چقدر است؟

F=m*a~right~10=2*a~right~a=5~m/s^2

خوب این هم از قانون دوم نیوتن، قانونی که تاثیر زیادی روی درک شما از جهان خواهد داشت.

درباره نویسنده

استاد فیزیک به شما کمک میکنه راحت تر با کنکور کنار بیاین، درسو عمیقتر یاد بگیرین و به از پا درآوردن تستهای کنکور عادت کنین. استاد فیزیک تجربه چندین ساله اش رو در اختیار دانش آموزانی قرار میده که میخوان از بقیه بهتر باشن.

مطالب مرتبط

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


*