I zasada dynamiki
Różne sformułowania:
- Jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
- Istnieje taki układ odniesienia, w którym
- jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
- W inercjalnym układzie odniesienia*, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
*Układ inercjalny (inaczej inercyjny) – układ odniesienia, względem którego każde ciało, niepodlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z innymi ciałami, porusza się bez przyspieszenia (tzn. ruchem jednostajnym prostoliniowym lub pozostaje w spoczynku).
- Jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
- Istnieje taki układ odniesienia, w którym
- jeżeli na ciało nie działają siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
- W inercjalnym układzie odniesienia*, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
*Układ inercjalny (inaczej inercyjny) – układ odniesienia, względem którego każde ciało, niepodlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z innymi ciałami, porusza się bez przyspieszenia (tzn. ruchem jednostajnym prostoliniowym lub pozostaje w spoczynku).
II zasada dynamiki
Różnne sformułowania:
- Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się, to ciało porusza się ruchem przyspieszonym (opóźnionym), w którym przyspieszenie (opóźnienie) jest wprost proporcjonalne do wartości siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciała
- Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli wypadkowa sił jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała
- Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się, to ciało porusza się ruchem przyspieszonym (opóźnionym), w którym przyspieszenie (opóźnienie) jest wprost proporcjonalne do wartości siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciała
- Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli wypadkowa sił jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała
Przykładowe zadanie:
Jeśli na ciało o masie 5 kg zadziała niezrównoważona siła o wartości 2 niutonów, to wartość przyspieszenia tego ciała wyniesie:
Jeśli na ciało o masie 5 kg zadziała niezrównoważona siła o wartości 2 niutonów, to wartość przyspieszenia tego ciała wyniesie:
Wzór możemy przekształcić w następujący sposób :
- Gdy siła Fw ma zwrot zgodny ze zwrotem prędkości, to zwiększa prędkość ciała i wówczas ruch jest przyspieszony.
- Gdy zwrot siły Fw jest przeciwny do zwrotu prędkości ciała, to siła zmniejsza prędkość ciała i wtedy ruch jest opóźniony.
- Ruch jest jednostajnie przyspieszony (jednostajnie opóźniony), gdy wartość siły Fw jest stała.
Siła wypadkowa
Jeśli na ciało działa tylko jedna siła, to II zasada dynamiki jest prosta do zastosowania. Jednak jeżeli sił będzie większa ilość? - w, 3 albo nawet jeszcze więcej? Którą z tych sił podstawić? Odpowiedź jest prosta. W takiej sytuacji podstawiamy do wzoru siłę wypadkową. Siła wypadkowa "zawiera w sobie" wszystkie działające siły składowe i pozwala na poprawne obliczenie przyspieszenia.
Czy obowiązuje zawsze
W podstawowej formie II zasada dynamiki Newtona obowiązuje tylko w układach inercjalnych. W układach nieinercjalnych pojawia się dodatkowe przyspieszenie (wynikające z przyspieszenia obserwatora - układu odniesienia), które "burzy" to równanie. Jednak da się "uratować" II zasadę dynamiki również dla układów nieinercjalnych. W tym przypadku jednak do równania trzeba wprowadzić poprawkę związaną z siłami bezwładności.
Im większa jest siła, tym większe przyspieszenie (większa zmiana prędkości wywołana w zadanym czasie).
Im większa jest masa ciała, tym proporcjonalnie większej siły potrzeba, aby wywołać to samo przyspieszenie. II zasada dynamiki określa jak możliwość uzyskania przyspieszenia przez ciało zależy od masy: ta sama siła cięższemu ciału nadaje mniejsze przyspieszenie.
III zasada dynamiki
Różne sformułowania:
Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało).
Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie
Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i kierunku lecz przeciwnie zwrócona.
Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą FAB, to ciało B działa na ciało A siłą FBA, o takim samym kierunku i wartości jak FAB, ale przeciwnym zwrocie.
Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało).
Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie
Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i kierunku lecz przeciwnie zwrócona.
Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą FAB, to ciało B działa na ciało A siłą FBA, o takim samym kierunku i wartości jak FAB, ale przeciwnym zwrocie.
Kluczem do interpretacji tego wzoru jest oczywiście znak minus po prawej stronie. To on właśnie uzmysławia nam, że obie siły działają przeciwnie.
Z III zasady dynamiki wynika, że siły zawsze występują parami (wyjątkiem są siły bezwładności, ale one nie są prawdziwymi siłami, tylko sztucznie wprowadzoną do obliczeń poprawką ułatwiającą stosowanie zasad dynamiki w pewnych sytuacjach).
Z III zasady dynamiki wynika, że siły zawsze występują parami (wyjątkiem są siły bezwładności, ale one nie są prawdziwymi siłami, tylko sztucznie wprowadzoną do obliczeń poprawką ułatwiającą stosowanie zasad dynamiki w pewnych sytuacjach).
Przykład:
Jeżeli ktoś musi działać siłą 50 N w celu podniesienia ciężarka, to wynika stąd, że siła podnosząca ciężarek (skierowana do góry) musi być równa co do wartości sile nacisku ciężarka (skierowanej do dołu) na ręce osoby podnoszącej - owa siła nacisku ciężarka na ręce osoby go podnoszącej wynosi też dokładnie 50 N .
Uwaga: siły występujące w III zasadzie dynamiki nie równoważą się.
Siła FAB, nie równoważy się z siłą FBA , ponieważ działają na różne ciała – siłą FAB działa na ciało B, a siła FBA na ciało A. Równoważenie sił występuje tylko wtedy, gdy przeciwne siły działają na to samo ciało.
Uwaga: siły występujące w III zasadzie dynamiki nie równoważą się.
Siła FAB, nie równoważy się z siłą FBA , ponieważ działają na różne ciała – siłą FAB działa na ciało B, a siła FBA na ciało A. Równoważenie sił występuje tylko wtedy, gdy przeciwne siły działają na to samo ciało.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz