Výsledná síla je definována jako součet všech sil působících na objekt. Příklad? Když kopnete fotbalový míč, míč vzlétne a pohybuje se vzduchem. V tu chvíli na míč působí síťová síla. Když se míček začne vracet k zemi a nakonec se zastaví, působí na míč také síťová síla.
Newtonův druhý zákon říká, že „když síťová síla působí na objekt, pak se tento objekt musí zrychlit, to znamená, že se jeho rychlost mění z druhé na druhou.“ Když kopnete fotbalový míč poprvé, zrychlí se, a když se fotbalový míč začne brzdit, zastaví se také.
Na objekt může působit několik sil a když jsou všechny tyto síly sečteny dohromady, výsledkem je to, čemu říkáme síťová síla působící na objekt.
Pokud se síla sítě přiblíží nule, objekt se nezrychluje, proto se pohybuje konstantní rychlostí. Pokud je síťová síla přidána k nenulové hodnotě, objekt se zrychluje.
V přírodě všechny síly staví proti jiným silám, jako je tření nebo gravitační síly. Síly mohou způsobit zrychlení pouze tehdy, jsou-li větší než celkové protichůdné síly.
Pokud síla tlačí na objekt, ale je spojena třením, objekt se nezrychluje. Podobně, pokud síla tlačí proti gravitaci, ale je menší než gravitační síla na objekt, nezrychluje se.
Například, pokud je proti 15-newtonovému tlačení na objekt zabráněno třecí silou 10-Newton, objekt se zrychluje, jako by byl tlačen netřecí silou 5-Newton bez tření.
Druhý Newtonův zákon
Newtonův první zákon pohybu předpovídá chování objektů, pro které jsou vyváženy všechny existující síly.
První zákon (někdy nazývaný zákon setrvačnosti) uvádí, že pokud jsou síly působící na objekt vyrovnané, bude zrychlení tohoto objektu 0 m / s / s. Objekty v rovnováze (stav, ve kterém se vyrovnávají všechny síly) se nezrychlí.
Podle Newtona se objekt zrychlí, pouze pokud na něj působí síť nebo nevyvážená síla. Přítomnost nevyvážené síly zrychlí objekt, změní jeho rychlost, směr nebo jeho rychlost a směr.
Newtonův druhý zákon pohybu
Tento zákon se týká chování předmětů, pro které nejsou vyváženy všechny existující síly. Druhý zákon uvádí, že zrychlení objektu závisí na dvou proměnných: síle působící na objekt a jeho hmotnosti.
Zrychlení objektu závisí přímo na síle působící na objekt a nepřímo na hmotnosti objektu. Jak se síla působící na objekt zvětšuje, zvyšuje se zrychlení objektu.
S rostoucí hmotností objektu se zrychlování objektu snižuje. Newtonův druhý zákon o pohybu lze formálně vyjádřit takto:
"Zrychlení předmětu vytvořeného čistou silou je přímo úměrné velikosti čisté síly, ve stejném směru jako síla sítě a nepřímo úměrné hmotnosti předmětu."
Toto slovní vyjádření lze vyjádřit ve formě rovnice takto:
A = Fnet / m
Výše uvedená rovnice je často přeskupena do známější podoby, jak je ukázáno níže. Síťová síla se rovná součinu hmotnosti vynásobené zrychlením.
Fnet = m • a
Důraz je vždy kladen na čistou sílu. Zrychlení je přímo úměrné čisté síle. Čistá síla se rovná hromadné zrychlení.
Zrychlení ve stejném směru jako síťová síla je zrychlení vyvolané sílou sítě. Je to čistá síla, která souvisí s zrychlením, čistá síla je součet vektorů všech sil.
Pokud jsou známy všechny jednotlivé síly působící na objekt, pak může být stanovena síťová síla.
Podle výše uvedené rovnice se jednotka síly rovná jednotce hmotnosti vynásobené jednotkou zrychlení.
Nahrazením standardní metrické jednotky silou, hmotností a zrychlením ve výše uvedené rovnici lze napsat následující ekvivalenci jednotek.
1 Newton = 1 kg • m / s2
Definice standardní metrické jednotky síly je označena výše uvedenou rovnicí. Jeden Newton je definován jako množství síly potřebné k získání hmotnosti 1 kg a zrychlení 1 m / s / s.
Velikost a rovnice
Podle Newtonova druhého zákona, když je objekt zrychlen, musí na něj působit síťová síla. Naopak, pokud síťová síla působí na objekt, tento objekt se zrychlí.
Velikost čisté síly působící na objekt se rovná hmotnosti objektu vynásobené zrychlením objektu, jak je znázorněno v následujícím vzorci:
Síťová síla je zbývající síla vyvolaná jakýmkoli zrychlením objektu, když byly zrušeny všechny opačné síly.
Protilehlé síly snižují účinek zrychlení a snižují čistou sílu zrychlení působící na objekt.
Pokud je síla působící na objekt nulová, objekt se nezrychluje a je ve stavu, který nazýváme rovnováhou.
Když je objekt v rovnováze, pak mohou být pravdivé dvě věci: buď se objekt vůbec nepohybuje, nebo se objekt pohybuje konstantní rychlostí. Vzorec pro rovnováhu je uveden níže:
Příklady
Uvažujme hypotetickou situaci ve vesmíru. Děláte vesmírnou cestu a něco opravujete na raketoplánu. Při práci na předmětu pomocí klíče se rozhněvá a hodí klíč pryč, co se stane?
Jakmile klíč opustí ruku, bude se pohybovat stejnou rychlostí, jakou dává, když ji uvolníte. Toto je příklad situace nulové čisté síly. Klíč se bude pohybovat stejnou rychlostí a ve vesmíru se nezrychlí.
Pokud hodíte stejný klíč na Zemi, klíč spadne na zem a nakonec se zastaví. Proč se to zastavilo? Na klíč působí síťová síla, která způsobuje zpomalení a zastavení.
V dalším příkladu řekněme, že jste na kluziště. Vezměte hokejový puk a posuňte jej přes led.
Hokejový puk nakonec zpomalí a zastaví, a to i na hladkém, kluzkém ledu. Toto je další příklad situace s nenulovou čistou silou.
Reference
- Fyzikální učebna,. (2016). Newtonův druhý zákon. 11-2-2017, z webu physicsclassroom.com: physicsclassroom.com.
- Cárdenas, R. (2014). Co je Net Force? - Definice, velikost a rovnice. 11-2-2017, z http://study.com Web: Study.com.
- IAC Publishing, LLC. (2017). Co je to čistá síla? 11-2-2017, z webu Reference.com: reference.com.
- Čistá síla. (nd) Webster's Revised Unabridged Dictionary. (1913). Citováno z 11. února 2017 z thefreedictionary.com.
- Pearson, A. (2008). Síla a pohyb Kapitola 5. Síla a pohyb. 2-11-2017, z webové stránky Pearson Education Inc: physics.gsu.edu.