Формулы и определение второго закона Ньютона

Второй закон Ньютона известен как закон движения, формализующий связь между силой, массой и ускорением тела. Он формулируется следующим образом: сила, действующая на тело, равна произведению массы этого тела на его ускорение и направлена по направлению ускорения.

Математически это можно выразить уравнением:

F = ma
Где:

• F — сила, действующая на тело,
• m — масса тела,
• a — ускорение тела.

Этот закон гласит, что сила, приложенная к телу, приводит к изменению его скорости, создавая ускорение, пропорциональное величине этой силы и обратно пропорциональное массе тела.

Второй закон Ньютона иногда называют основным законом динамики.

Под телом в контексте этого закона обычно подразумевается материальная точка или объект, чье движение описывается в инерциальной системе отсчета.

Второй закон Ньютона может быть выражен и в импульсной форме. Импульс тела определяется как произведение массы тела на его скорость: p = mv, где p — импульс, m — масса тела, v — его скорость.

В импульсной форме второй закон Ньютона формулируется как изменение импульса тела равно силе, действующей на него, умноженной на промежуток времени, в течение которого действует эта сила. Математически это выражается как:

Δp=F⋅Δt

Где $\Delta p$ — изменение импульса, $F$ — сила, $\Delta t$ — промежуток времени.

Эта форма закона демонстрирует, что при действии силы на тело происходит изменение его импульса, и это изменение пропорционально приложенной силе и времени, в течение которого сила действует на тело.

Единица измерения силы, ньютон (Н), определяется как сила, необходимая для создания ускорения 1 метр в квадрате за секунду у объекта массой 1 килограмм.

Ускорение объекта в инерциальной системе отсчета зависит от приложенной силы: чем больше сила, тем больше ускорение. Однако ускорение обратно пропорционально массе объекта: чем меньше масса, тем больше ускорение при одной и той же силе. Ускорение направлено в сторону, в которую действует сила.

Когда на объект одновременно действует несколько сил, сумма всех этих сил (равнодействующая) используется в формуле второго закона Ньютона для вычисления ускорения объекта.

Если на тело действуют несколько сил одновременно (например, F1​, F2​, F3​), равнодействующая всех этих сил вычисляется как их векторная сумма. При использовании второго закона Ньютона для системы, действующей на тело нескольких сил, сила в формуле будет соответствовать равнодействующей всех сил:

Fравн = F1+F2+F3​

Эта равнодействующая сила будет использоваться в формуле второго закона Ньютона для определения ускорения тела.