Lectia 3: Legea 2 a lui Newton
Legea a doua a miscarii

Legea 2 a lui Newton

Legea 1 a lui Newton si a miscarii descrie comportamentul obiectelor pentru care toate fortele existente sint echilibrate. Prima lege denumita citeodata "legea inertiei" – arata ca daca fortele care actioneaza asupra obiectului sint echilibrate atunci acceleratia obiectului este 0 m/s². Obiectele la echilibru (conditia in care fortele sint echilibrate) nu vor accelera. Conform lui Newton un obiect va accelera numai daca acolo exista forta efectiva sau neechilibrata care actioneaza asupra lui. Prezenta unei forte neechilibrate va accelera un obiect schimbind viteza, directia sau amindoua.

Legea 1 a lui Newton, lege 1 a miscarii se refera la comportamentul obiectelor supuse fortelor neechilibrate. Legea 2 a miscarii arata ca acceleratia unui obiect depinde de doua variabile: forta efectiva care actioneaza asupra obiectului si masa acestuia. Acceleratia unui obiect depinde direct proportional de forta efectiva care-i este aplicata si invers proportional de masa lui. In timpul cind forta efectiva creste, acceleratia creste. Invers, in timp ce masa creste acceleratia scade.

Legea a 2 a lui Newton poate fi formal enuntata astfel:

Acceleratia unui obiect produsa de o forta efectiva este direct proportionala cu aceasta forta in aceeasi directie si invers proportionala cu masa acestuia.

In exprimarea termenilor unei ecuatii forta efectiva este:

F_net = m * a

Peste tot in aceasta lectie a fost folosit enuntul "forta efectiva". Acceleratia este direct proportionala cu "forta efectiva", "forta efectiva" este egala cu masa inmultita cu acceleratia, acceleratia este in aceeasi directie cu "forta efectiva" etc. Este importonant sa folosim acest temen "FORTA EFECTIVA" si nu "o forta". Asa cum am discutat anterior, forta efectiva este vectorul forta suma a tuturor fortelor. Daca sint cunoscute fortele individuale atunci poate fi determinata forta efectiva. Daca este necesar revezi determinarea la exercitii Lectia 2.

Ecuatia de deasupra indica de asemenea ca o unitate de forta este egala cu o unitate de masa multiplicata cu o unitate de acceleratie. Prin inlocuirea cu unitatile din sistemul metric international SI avem:


Aceasta este definitia unitatii de forta in sistemul metric. 
Un Newton este definit ca forta necesara sa acclelereze un obiect de 1 kg cu  1 m/s².

Forta efectiva (F_net = m * a) poate fi de asemenea folosita pentru rezolvarea algebrica a problemelor. In tabelul de mai jos se poate completa variabile cunoscute si apoi prin calcul cele necunoscute. Incearca-ti cunostintele si afla solutia corecta cu clic pe meniul saritor.

Informatiile numerice din tabelul de deasupra demonstreaza importanta calitativa a relatiei dintre forta, masa si acceleratie.

Comparind valorile din rindurile 1 si 2 vezi dublindu-se rezultatul fortei efective in dublarea acceleratiei (masa e constanta). Similar, comparind valorile din 2 si 4 se arata ca rezultatul la injumatatirea fortei este injumatatirea acceleratiei. Deci, acceleratia este direct proportionala cu forta.

Observa din  rindurile 2 si 3 ca dublindu-se masa rezulata o injumatatire a acceleratiei (daca forta este mentinuta constanta). Si similar,  4 si 5 arata ca injumatatirea masei duce la dublarea acceleratiei (forta constanta). Acceleratia este invers proportionala cu masa.

Analizele datelor din tabel ilustreaza ca o ecuatie ca F_net = m*a poate fi folosita pentru a demonstra cum variatia unei marimi poate afecta alta marime. Daca schimbarea este facuta de forta efectiva atunci aceeasi schimbare se va petrece cu acceleratia. Dubla, tripla sau cvadrupla forta efectiva, atunci acceleratia va evolua la fel. Pe de alta parte daca schimbarea e facuta la masa se va petrece schimbarea inversa cu acceleratia. Dubla, tripla sau cvadrupla masa si acceleratia va fi jumatate, o treime sau o patrime.

Cum s-a enuntat anterior, directia fortei este aceeasi cu a acceleratiei. Astfel daca este cunoscuta directia fortei va fi cunoscuta si directia acceleratiei. Urmele benzilor perforate de mai jos reprezinta urmele acceleratiei unui automobil.  Determina dupa urme directia fortei efective asupra automobilului. Apoi clic pe sageata meniului saritor sa vezi raspunsul. (Revezi acceleratia.)

Clic sageata pentru raspuns! Forta efectiva este spre dreapta pentru ca acceleratia este spre dreapta. Un obiect care se misca spre dreapta si viteza creste are acceleratie spre dreapta.
Clic sageata pentru raspuns! Forta efectiva este spre stinga pentru ca acceleratia este spre stinga. Un obiect care se misca spre dreapta si incetineste, viteza scade, are acceleratia spre stinga.

In concluzie legea 2 a lui Newton explica comportamentul obiectelor asupra caruia actioneaza fortele neechilibrate.  Legea enunta ca fortele neechilibrate provoaca acceleratie obiectelor, direct proportionala cu forta efectiva si invers proportionala cu masa. 

Verifica-ti cunostintele  

1. Ce acceleratie va rezulta cind o forta efectiva de 12-N este aplicata unui obiect de 3-kg? Dar pentru un obiect cu 6-kg?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Obiectul de 3-kg sufera o acceleratie de 4 m/s/s. Obiectul de 6-kg sufera o acceleratie de 2 m/s/s.

2. O forta efectiva de 16 N provoaca o acceleratie de 5 m/s². Determina masa!

Clic sageata sa vezi raspunsul! Foloseste Fnet=m*a cu Fnet=16 N si a=5 m/s/s. Astfel (16 N) = (m)*(5 m/s/s) Si m = 3.2 kg

3. Un obiect accelereaza cu 2 m/s². Daca forta neta este triplata si masa este dublata, care este noua acceleratie?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Raspuns: 3 m/s/s. Acceleratia initiala de 2 m/s/s trebuie multiplicata cu 3 (pentru ca a si F sint direct proportionale) si impartita la 2 (pentru ca a si m sint invers proportionale).

4. Un obiect accelereaza la 2 m/s². Daca forta efectiva este triplata si masa este injumatatita care este noua acceleratie?

Clic sageata sa vezi raspunsul! Raspuns: 12 m/s/s. Viteza initiala este de 2 m/s/s trebuie multiplicata cu 3 (pentru ca a si F sint direct proportionale) si impartita cu 1/2 (pentru ca a si m sint invers proportionale).

Urmeaza >>