Как найти силу в физике ньютоны

Загрузить PDF

Сила – это физический термин, который определяется как воздействие, заставляющее объект изменять свою скорость, направление движения или вращаться. Сила может ускорять объект под действием толчка или тяги. Отношение между силой, массой и ускорением было определено Исааком Ньютоном во втором законе движения, который гласит: сила, действующая на объект, равна произведению его массы на ускорение. Если вы хотите узнать, как измерить силу, следуйте данной пошаговой инструкции.

1
Разберитесь в соотношении между силой, массой и ускорением. Сила, действующая на объект – это произведение его массы на ускорение. Это соотношение можно представить в виде следующей формулы: Сила = Масса x Ускорение. Далее приведены другие положения, которые нужно иметь в виду при расчете силы:^[1]
- Стандартная единица измерения массы — килограммы (кг).
- Стандартная единица измерения ускорения — м/с².
- Стандартная единица измерения силы – ньютон (Н). Ньютон – это производная стандартная единица измерения. 1N = 1 кг x 1м/с².
2
Измерьте массу заданного объекта. Масса объекта – это количество содержащейся в нем материи. Масса объекта всегда неизменна, неважно на какой планете он находится, тогда как вес меняется в зависимости от силы притяжения; ваша масса одинакова и на Земле, и на Луне.^[2]В метрической системе массу можно выражать в граммах в граммах или килограммах. Скажем, объект, с которым мы имеем дело – это грузовик, масса которого – 1000 кг.
- Чтобы найти массу заданного объекта, поместите его на тройные рычажные или двойные чашечные весы. При этом будет получена масса в килограммах или граммах.
- В английской системе единиц измерения масса может быть выражена в фунтах. Поскольку сила также может быть выражена в фунтах, с целью уточнения использования данной величины был придуман термин «фунт-масса». Однако если вы нашли массу объекта с использованием фунтов в английской системе, то будет лучше перевести ее в метрическую систему. Зная массу объекта в фунтах, вы можете перевести ее в килограммы просто умножив значение на 0,45.
3
Измерьте ускорение объекта. В физике ускорение определяется как изменение скорости, т.е. скорость в определенном направлении в единицу времени. Кроме общепринятого определения ускорения как повышения скорости, оно также может подразумевать замедление объекта или изменение направления его движения. Подобно измерению скорости с помощью спидометра, ускорение можно измерить акселерометром. Пусть ускорение грузовика массой 1000 кг, с которым мы имеем дело, составляет 3м/с².
- В метрической системе скорость выражается в сантиметрах в секунду или в метрах в секунду, а ускорение – в сантиметрах в секунду за секунду (сантиметрах в секунду в квадрате) или в метрах в секунду за секунду (метрах в секунду в квадрате).
- В английской системе единиц измерения одним из способов выражения скорости являются футы в секунду, т.е. ускорение будет выражаться в футах в секунду в квадрате.
4
Умножьте массу объекта на ускорение. В результате вы получите значение силы. Просто подставьте известные числа в уравнение и вы узнаете силу объекта. Не забудьте указать ответ в ньютонах (Н).^[3]
- Сила = Масса x Ускорение
- Сила = 1000 кг x 3м/с²
- Сила = 3000Н
Реклама

1
Найдите массу, зная силу и ускорение. Если вы знаете силу и ускорение объекта, то просто подставьте их в ту же формулу и найдете массу объекта. Вот как это сделать:
- Сила= Масса x Ускорение
- 3Н = Масса x 3м/с²
- Масса = 3Н/3м/с²
- Масса = 1 кг
2
Найдите ускорение, зная силу и массу. Если вы знаете силу и массу объекта, просто подставьте их в ту же формулу, чтобы найти ускорение объекта. Вот как это сделать:
- Сила= Масса x Ускорение
- 10Н = 2 кг x Ускорение
- Ускорение = 10Н/2кг
- Ускорение = 5м/с²
3
Найдите ускорение объекта. Если вы хотите найти силу объекта, вы можете вычислить его ускорение, зная массу. Все, что вам нужно сделать – это воспользоваться формулой для нахождения ускорения объекта.^[4]Формула имеет вид (Ускорение = Конечная скорость — Начальная скорость)/Время.
- Пример: Бегун развивает скорость 6 м/с за десять секунд. Каково его ускорение?
- Конечная скорость составляет 6 м/с. Начальная скорость равна 0 м/с. Время равно 10 с.
- Ускорение = (6 м/с — 0 м/с)/10с = 6м/с/10с = 0,6м/с²
Реклама

Советы

Если вы работаете с английскими единицами, то разделите ответ на коэффициент пересчета. Как было отмечено выше, в английской системе «фунт» может быть единицей измерения как силы, так и массы. Когда фунт используется в качестве единицы силы, его называют «фунт-сила». Коэффициент пересчета равен 32,174 фунт-футов делить на фунт-силу за секунду в квадрате; 32,174 – это ускорение свободного падения на Земле в футах в секунду в квадрате. (Для упрощения вычислений, мы округлим это значение до 32)
Обратите внимание, что взаимосвязь силы, массы и ускорения означает, что объект с малой массой и высоким ускорением может обладать такой же силой, что и объект с большой массой и низким ускорением.
Массу можно выражать в слагах. Один слаг равен 32,174 фунтов массы. Слаг – это количество массы, которую сила в 1 фунт ускоряет на 1 фут в секунду в квадрате. При умножении массы в слагах на ускорение в футах в секунду в квадрате коэффициент перевода не используется.
Масса 20 г, движущаяся с ускорением 5 сантиметров в секунду в квадрате, несет силу 20 умножить на 5, или 100 грамм-сантиметров в секунду в квадрате. (Грамм-сантиметр на секунду в квадрате называется диной).
Так, масса 640 фунтов массы, движущаяся с ускорением 5 футов в секунду в квадрате несет силу приблизительно 640 умножить на 5 поделить на 32 или 100 фунтов силы.
Вес – это выражение массы, на которую действует ускорение свободного падения. У поверхности Земли это ускорение примерно равно 9,8 метров в секунду в квадрате (9,80665), или 32 футов в секунду в квадрате (32,174). Так, в метрической системе 100 килограмм массы весят около 980 ньютонов, а 100 грамм массы – около 980 дин. В английской системе масса и вес могут быть выражены одной и той же единицей, поэтому 100 фунтов массы весят 100 фунтов силы. Поскольку пружинные весы измеряют силу притяжения объекта, они фактически измеряют вес, а не массу. (В повседневном обиходе разницы между этими понятиями нет, пока единственной силой притяжения в рассматриваемом вопросе является таковая на поверхности Земли).
Масса 150 килограмм, движущаяся с ускорением 10 метров в секунду в квадрате несет силу 150 умножить на 10, или 1500 килограмм-сантиметров в секунду в квадрате. (Килограмм-метр в секунду в квадрате называется ньютон).
Силы могут иметь специальные названия в зависимости от того, как они действуют на объект. Сила, которая ускоряет объект, называется тягой, тогда как сила, замедляющая объект, носит название торможения. Сила, изменяющая то, как объект вращается вокруг своей оси, называется моментом.

Что вам понадобится

Рычажные или пружинные весы
Акселерометр
Карандаш и бумага или калькулятор

Об этой статье

Эту страницу просматривали 35 338 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Мы уже говорили об основах классической механики. Настала пора поговорить о них подробнее и затронуть в обсуждении чуть больше, чем просто основу. В этой статье мы подробно разберем основные законы классической механики. Как вы уже догадались, речь пойдет о законах Ньютона.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Основные законы классической механики Исаак Ньютон (1642-1727) собрал и опубликовал в 1687 году. Три знаменитых закона были включены в труд, который назывался «Математические начала натуральной философии».

Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
Да будет свет, и тут явился Ньютон.

(Эпиграмма 18-го века)

Но сатана недолго ждал реванша —
Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

(Эпиграмма 20-го века)

Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику. А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона гласит:

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не действуют никакие силы или действие других сил скомпенсировано.

Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго.

Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции.

До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих «Математических началах натуральной философии».

Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно.

Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса.

Второй закон Ньютона

Помните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится.

В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное.

Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g. Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения.

Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:

Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.

Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма.

В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света.

Существует более универсальная формулировка данного закона, так называемый дифференциальный вид.

В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени.

Третий закон Ньютона

В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел.

3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:

Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Формула, выражающая третий закон Ньютона:

Другими словами, третий закон Ньютона — это закон действия и противодействия.

Пример задачи на законы Ньютона

Вот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона.

Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм.

Решение:

Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона, действие сил на него скомпенсировано.

На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны.

По второму закону Ньютона, сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона.

Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара.

Решение:

По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара.

Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений.

Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни

На момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед.

Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд.

Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.

Факт. Исаак Ньютон был очень скромным и застенчивым человеком. Он увековечил себя благодаря своим открытиям, однако сам никогда не стремился к славе и даже пытался ее избежать.
Миф. Существует легенда, согласно которой Ньютона осенило, когда на наго в саду упало яблоко. Это было время чумной эпидемии (1665-1667), и ученый был вынужден покинуть Кембридж, где постоянно трудился. Точно неизвестно, действительно ли падение яблока было таким роковым для науки событием, так как первые упоминания об этом появляются только в биографиях ученого уже после его смерти, а данные разных биографов расходятся.
Факт. Ньютон учился, а потом много работал в Кембридже. По долгу службы ему нужно было несколько часов в неделю вести занятия у студентов. Несмотря на признанные заслуги ученого, занятия Ньютона посещались плохо. Бывало, что на его лекции вообще никто не приходил. Скорее всего, это связано с тем, что ученый был полностью поглощен своими собственными исследованиями.
Миф. В 1689 году Ньютон был избран членом Кембриджского парламента. Согласно легенде, более чем за год заседания в парламенте вечно поглощенный своими мыслями ученый взял слово для выступления всего один раз. Он попросил закрыть окно, так как был сквозняк.
Факт. Неизвестно, как бы сложилась судьба ученого и всей современной науки, если бы он послушался матери и начал заниматься хозяйством на семейной ферме. Только благодаря уговорам учителей и своего дяди юный Исаак отправился учиться дальше вместо того, чтобы сажать свеклу, разбрасывать по полям навоз и по вечерам выпивать в местных пабах.

Дорогие друзья, помните — любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы. Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам!

В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему «Законы Ньютона».

Источник

Три закона Ньютона

Динамика — раздел механики, изучающий причины движения тел и способы определения их ускорения. В нем движение тел описывается с учетом их взаимодействия.

Большой вклад в развитие динамики внес английский ученый Исаак Ньютон. Он первым смог выделить законы движения, которым подчиняются все макроскопические тела. Эти законы называют законами Ньютона, законами механики, законами динамики или законами движения тел.

Внимание! Законы Ньютона нельзя применять к произвольным телам. Они применимы только к точке, обладающей массой — к материальной точке.

Основное утверждение механики

Для описания движения тела можно взять любую систему отсчета. Обычно для этого используется система отсчета, связанная с Землей. Если какое-то тело меняет свою скорость, рядом с ним всегда можно обнаружить другое тело, которое на него действует. Так, если поднять камень и отпустить, он не останется висеть в воздухе, а упадет вниз. Следовательно, на него что-то подействовало. В данном случае сама Земля притянула камень к себе. Отсюда следует основное утверждение механики:

Основное утверждение механики

Изменение скорости (ускорение) тела всегда вызывается воздействием на него других тел.

Согласно утверждению, если на тело не действуют никакие силы, его ускорение будет нулевым, и оно будет либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью).

Но в нашем мире мы не всегда это наблюдаем. И этому есть объяснение. Если тело покоится, оно действительно не меняет свою скорость. Так, мяч лежит на траве до тех пор, пока его не пнут. После того, как его пнут, он начинает катиться, но затем останавливается. Пока мяч катится, к нему больше не прикасаются. Казалось бы, согласно основному утверждению механики, мяч должен катиться вечно. Но этого не происходит, потому что на мяч действует сила трения, возникающая между его поверхностью и травой.

Основное утверждение механики можно проиллюстрировать в открытом космосе в месте, где сила притяжения космических тел пренебрежимо мала. Если в космосе придать телу скорость и отпустить, оно будет двигаться с такой скоростью по прямой линии до тех пор, пока на него не подействуют другие силы. Ярким примером служат межгалактические звезды, или звезды-изгои. Гравитационно они не связаны ни с одной из галактик, а потому движутся с постоянной скоростью. Так, звезда HE 0437-5439 удаляется от нашей галактики с постоянной скоростью 723 км/с.

Свободное тело — тело, на которое не действуют другие тела. Свободное тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.

Первый закон Ньютона

Исаак Ньютон, изучая движение тел, заметил, что относительно одних систем отсчета свободные тела сохраняют свою скорость, а относительно других — нет. Он разделил их на две большие группы: инерциальные системы отсчета и неинерциальные. В этом кроется первый закон динамики.

Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя, если на них не действуют другие тела или их действие компенсировано.

Примером инерциальной системы отсчета служит система отсчета, связанная с Землей (геоцентрическая). Другой пример — гелиоцентрическая система отсчета (связанная с Солнцем).

Неинерциальная система отсчета — система отсчета, в которой тела могут менять свою скорость при отсутствии на них действия других тел.

Примером неинерциальной системы отсчета служит автобус. Когда он движется равномерно и прямолинейно, стоящие внутри пассажиры находятся относительно него в состоянии покоя. Но когда автобус останавливается, пассажиры падают вперед, т. е. меняют свою скорость, хотя на них не действуют другие тела.

Второй закон Ньютона

В примере с автобусом видно, что пассажиры стараются сохранить свою скорость относительно Земли — инерциальной системы отсчета. Такое явление называется инерцией.

Инерция — явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Инертность — физическое свойство, заключающееся в том, что любое тело оказывает сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Не все тела одинаково инертны. Вы можете взять мячик и придать ему большое ускорение. Но вы не можете придать такое же ускорение гире, хотя она обладает похожим размером. Но мячик и гиря различаются между собой массой.

Масса — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела. Чем больше масса, тем больше инертность тела.

Масса обозначается буквой m. Единица измерения массы — кг. Прибор для измерения массы — весы.

Чтобы придать одинаковую скорость двум телам с разной инертностью, к телу с большей инертностью придется приложить больше силы. Попробуйте сдвинуть с места стол, а затем — шкаф. Сдвинуть с места стол будет проще.

Если же приложить две одинаковые силы к телам с разной инертностью, будет видно, что тело с меньшей инертностью получает большее ускорение. Если приставить к пружине теннисный шарик, а затем сжать ее и резко отпустить, шарик улетит далеко. Если вместо теннисного шарика взять железный, он лишь откатится на некоторое расстояние.

Описанные выше примеры показывают, что между силой, прикладываемой к телу, и ускорением, которое оно получает в результате прикладывания этой силы, и массой этого тела есть взаимосвязь. Она раскрывается во втором законе Ньютона.

Второй закон Ньютона

Сила, действующая на тело, равна произведению массы этого тела на ускорение, которое сообщает эта сила.

F = ma

где F — сила, которую прикладывают к телу, a — ускорение, которое сообщает эта сила, m — масса тела

Сила — количественная мера действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения.

Сила — векторная физическая величина. Обозначается F. Единица измерения — Н (Ньютон). Прибор для измерения силы — динамометр.

Пример №1. Определить, с какой силой действует Земля на яблоко, если, упав с ветки, оно получило ускорение 9,8 м/с². Масса яблока равна 200 г.

Сначала переведем массу яблока в кг. 200 г = 0,2 кг. Теперь найдем силу, действующую на яблоко со стороны Земли, по второму закону Ньютона:

F = ma = 0,2 ∙ 9,8 = 1,96 (Н)

Равнодействующая сила

Иногда на тело действуют несколько сил. Тогда при описании его движения вводится понятие равнодействующей силы.

Определение

Равнодействующая сила — векторная сумма всех сил, действующих на тело одновременно.

R = F₁ + F₂ + F₃ + …

В этом случае второй закон Ньютона формулируется так:

Второй закон Ньютона через равнодействующие силы

Если на тело действует несколько сил, то их равнодействующая R будет равна произведению массы на ускорение этого тела.

ma = R = F₁ + F₂ + F₃ + …

Правила сложения сил и их проекций

Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой в одну сторону
	Если F₁↑↑F₂, то: R = F₁ + F₂ Равнодействующая сила сонаправлена с обеими силами.
Сложение двух сил, направленных вдоль одной прямой во взаимно противоположных направлениях
	Если F₁↑↓F₂, то: R = \|F₁ – F₂\| Равнодействующая сила направлена в сторону направления большей по модулю силы.
Сложение двух сил, перпендикулярных друг к другу
	Если F₁ перпендикулярна F₂, то равнодействующая сила вычисляется по теореме Пифагора:
Сложение двух сил, расположенных под углом α друг к другу
	Если F₁ и F₂ расположены под углом α друг к другу, равнодействующая сила вычисляется по теореме косинусов:
Сложение трех сил
	Способ сложения определяется правилами сложения векторов. В данном случае:
Сложение проекций сил
	Проекция на ось ОХ: F_1x + F_2x– F_3x = 0 Проекция на ось OY: F_1y– F_2y= 0

Третий закон Ньютона

Когда одно тело действует на другое, начинается взаимодействие этих тел. Это значит, если тело А действует на тело В и сообщает ему ускорение, то и тело В действует на тело А, тоже придавая ему ускорение. К примеру, если сжать пружину руками, то руки будут чувствовать сопротивление, оказываемое силой упругости пружины. Если же, находясь в лодке, начать тянуть за веревку вторую лодку, то обе лодки будут двигаться навстречу друг другу. То есть, вы, находясь в своей лодке, тоже будете двигаться навстречу второй лодке.

Иногда на тело действует сразу несколько сил, но тело продолжает покоиться. В этом случае говорят, что силы друг друга компенсируют, то есть их равнодействующая равна нулю.

Две силы независимо от их природы считаются равными по модулю и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости.

Примером такого явления служит ситуация, когда при перетягивании каната его никто не может перетянуть в свою сторону. Если взять два каната и присоединить между ними два динамометра, а затем начать игру в перетягивание, выяснится, что показания динамометра всегда будут одинаковыми. Это значит, что независимо от масс и придаваемых ускорений два взаимодействующих тела оказывают друг на друга равные по модулю силы. В этом заключается смысл третьего закона Ньютона.

Третий закон Ньютона

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

F_A = –F_B

Используя второй закон Ньютона, третий закон механики можно переписать иначе:

m₁a₁ = –m₂a₂

Отсюда следует:

Отношение модулей ускорений a₁ и a₂ взаимодействующих друг с другом тел определяется обратным отношением их масс и совершенно не зависит от характера действующих между ними сил.

Пример №2. Определить ускорение, с которым движется Земля к падающему на нее яблоку. Масса яблока равна 0,2 кг. Ускорение свободного падения принять равной за 10 м/с². Массу Земли принять равно 6∙10²⁴ кг.

Согласно третьему закону Ньютона модули сил, с которыми взаимодействуют Земли и яблоко, равны. Поэтому:

F₁ = F₂

Отсюда:

m₁a₁ = m₂a₂

Пусть тело 1 будет яблоко, а тело 2 — Земля. Тогда a₁ будет равно g. Отсюда ускорение, с которым движется Земля к падающему на нее яблоку, равна:

Задание EF17993

Скорость тела массой 5 кг, движущегося вдоль оси Ох в инерциальной системе отсчёта, изменяется со временем в соответствии с графиком (см. рисунок). Равнодействующая приложенных к телу сил в момент времени t=2,5 с равна…

а) 2Н

б) 8 Н

в) 10 Н

г) 20 Н

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Проанализировать задачу.

3.Записать второй закон Ньютона.

4.Определить ускорение по графику проекции скорости от времени.

5.Подставить найденное ускорение в формулу второго закона Ньютона и произвести вычисления.

Решение

Запишем исходные данные:

Так как графиком скорости является прямая, непараллельная ось времени, тело движется с постоянным ускорением. Если ускорение постоянно, равнодействующая сил тоже будет постоянной в любой момент времени. Поэтому нам достаточно использовать координаты любой, более удобной для их определения точки. К примеру, в точке, соответствующей моменту времени 10 с.

Запишем второй закон Ньютона:

F = ma

Ускорение тела определяется как отношение изменения скорости ко времени, в течение которого эта скорость менялась. Согласно графику, за 10 секунд скорость изменилась на 20 м/с. Следовательно, ускорение равно:

a = 20/10 = 2 (м/с²)

Теперь можем вычислить равнодействующую сил:

F = ma = 5∙2 = 10 (Н)

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18915

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить коэффициент трения скольжения стали по дереву. Для этого школьник взял стальной брусок с крючком. Какие два предмета из приведённого ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?

а) деревянная рейка

б) динамометр

в) мензурка

г) пластмассовая рейка

д) линейка

Алгоритм решения

1.Проанализировать задачу. Выяснить, какие предметы необходимы для проведения опыта.

2.Вывести формулу для коэффициента трения.

3.Определить, какую величину нужно измерить, чтобы рассчитать коэффициент трения, и какой прибор для этого нужен.

Решение

Для определения коэффициента трения стали по дереву, нужен не только стальной груз, но и деревянная поверхность. То есть, понадобится деревянная рейка.

Сила трения определяется формулой:

Отсюда коэффициент трения равен:

Ускорение свободного падения известно. Массу можно измерить на весах, но весов в вариантах ответа нет. Силу трения можно измерить динамометром. Следовательно, для опыта нужны только динамометр и деревянная рейка. Рейка из пластика не понадобится, так как цели расчета коэффициента трения стали по пластику нет. Мензурка используется для определения объема жидкости. В данном опыте она тоже не нужна.

Ответ: аб

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17589

Система отсчёта, связанная с Землёй, считается инерциальной. В этом случае систему отсчёта, связанную с самолётом, можно считать инерциальной, если самолёт движется:

а) равномерно и прямолинейно, набирая высоту

б) с постоянным ускорением по горизонтали

в) равномерно, выполняя поворот

г) по взлетной полосе при взлете

Алгоритм решения

Сформулировать первый закон Ньютона об инерциальных системах отсчета.
На основании закона сделать вывод, при каких условиях система отсчета, связанная с самолетом, может считаться инерциальной.
Проанализировать все 4 ситуации, приведенные в вариантах ответа.
Выбрать тот вариант, который описывает ситуацию, не противоречащую условию, выведенному в шаге 2.

Решение

Первый закон Ньютона формулируется так:

«Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно или находятся в состоянии покоя, если на них не действуют другие тела или их действие компенсировано».

Чтобы система отсчета, связанная с самолетом, была инерциальной, она должна быть неподвижной или двигаться относительно Земли — инерциальной системы отсчета — равномерно и прямолинейно.

Когда самолет движется равномерно и прямолинейно, набирая высоту, самолет движется с собственным ускорением, которое компенсируется ускорением свободного падения. И это единственный верный ответ, так как:

Самолет, двигаясь с постоянным ускорением по горизонтали, движется неравномерно, что противоречит условию.
Самолет, двигаясь равномерно во время поворота, движется непрямолинейно (с центростремительным ускорением).
Самолет, двигаясь по взлетной полосе при взлете, движется прямолинейно, но неравномерно, так как он разгоняется из состояния покоя.

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF22791

Погрешность прямого измерения силы динамометром, на котором висит груз, равна цене деления. Каков вес груза?

Ответ: ( ± ) Н.

Внимание! Записывать ответ следует последовательностью цифр без запятых.

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Определить цену деления шкалы.

3.Записать значение измерения с учетом погрешности.

Решение

Из условий задачи известно, что погрешность равна цене деления шкалы. Цена деления шкалы определяется отношением разности двух ближайших числовых обозначений на шкале и количеству делений между ними. Возьмем ближайшие значения 1,0 и 1,5. Между ними 5 делений. Следовательно, цена деления шкалы динамометра равна:

Так как погрешность равна цене деления, она также равна 0,1 Н.

Стрелка динамометра показывает 1,1 Н. Следовательно, вес груза равен: 1,1±0,1. Но по условию задачи ответ нужно записать без запятых и прочих знаков. Следовательно, верный ответ: 1101.

Ответ: 1101

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17484

Тело массой m скользит по шероховатой наклонной опоре с углом α к горизонту (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести mg, сила упругости опоры N и сила трения F_тр. Если скорость тела не меняется, то модуль равнодействующей сил F_тр и mg равен:

а) N cosα

б) N

в) N sinα

г) mg + F_тр

Алгоритм решения

Запись второго закона Ньютона в векторном виде.
Вывод формулы равнодействующей силы трения и силы тяжести.
Нахождение модуля равнодействующей силы трения и силы тяжести.

Решение

Записываем второй закон Ньютона в векторном виде с учетом того, сто скорость тела не меняется (ускорение равно 0):

N + mg + F_тр = 0

Отсюда равнодействующая силы трения и силы тяжести равна:

mg + F_тр = –N

Следовательно, равнодействующая силы трения и силы тяжести направлена противоположно силе реакции опоры, но равна ей по модулю. Отсюда:

|mg + F_тр| = N

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18548

На тело действуют две силы: F₁ и F₂. По силе F₁ и равнодействующей двух сил F = F₁+ F₂ найдите модуль второй силы (см. рисунок).

Алгоритм решения

Изобразить на рисунке второй вектор с учетом правил сложения векторов.
Записать геометрическую формулу для расчета модуля вектора по его проекциям.
Выбрать систему координат и построить проекции второй силы на оси ОХ и ОУ.
По рисунку определить проекции второй силы на оси.
Используя полученные данные, применить формулу для расчета вектора по его проекциям.

Решение

Построим вектор второй силы. Его начало должно совпадать с концом вектора первой силы, а его конец — с концов равнодействующей этих сил. Этот вывод следует из сложения векторов правилом треугольника.

Модуль вектора равен корню из суммы квадратов его проекций на оси ОХ и ОУ:

Выберем систему координат и построим проекции второй силы на оси ОХ и ОУ:

Согласно рисунку, проекция второй силы на ось ОХ равна: x = 4 (Н). Ее проекция на ось ОУ равна: y = 3 (Н).

Подставим известные данные в формулу и вычислим модуль вектора второй силы:

Ответ: 5

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 16.6k

Источник

From Wikipedia, the free encyclopedia

newton
Visualization of one newton of force
General information
Unit system	SI
Unit of	force
Symbol	N
Named after	Sir Isaac Newton
Conversions
1 N in …	… is equal to …
SI base units	1 kg⋅m⋅s⁻²
CGS units	10⁵ dyn
Imperial units	0.224809 lbf

The newton (symbol: N) is the unit of force in the International System of Units (SI). It is defined as 1 kg⋅m/s², the force which gives a mass of 1 kilogram an acceleration of 1 metre per second per second. It is named after Isaac Newton in recognition of his work on classical mechanics, specifically Newton’s second law of motion.

Definition[edit]

A newton is defined as 1 kg⋅m/s² (it is a derived unit which is defined in terms of the SI base units).^[1] One newton is therefore the force needed to accelerate one kilogram of mass at the rate of one metre per second squared in the direction of the applied force.^[2]
The units «metre per second squared» can be understood as measuring a rate of change in velocity per unit of time, i.e. an increase in velocity by 1 metre per second every second.

In 1946, the Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) Resolution 2 standardized the unit of force in the MKS system of units to be the amount needed to accelerate 1 kilogram of mass at the rate of 1 metre per second squared. In 1948, the 9th CGPM Resolution 7 adopted the name newton for this force.^[3] The MKS system then became the blueprint for today’s SI system of units. The newton thus became the standard unit of force in the Système international d’unités (SI), or International System of Units.

The newton is named after Isaac Newton. As with every SI unit named for a person, its symbol starts with an upper case letter (N), but when written in full it follows the rules for capitalisation of a common noun; i.e., «newton» becomes capitalised at the beginning of a sentence and in titles, but is otherwise in lower case.

In more formal terms, Newton’s second law of motion states that the force exerted on an object is directly proportional to the acceleration hence acquired by that object, thus:^[4]

where represents the mass of the object undergoing an acceleration . As a result, the newton may be defined in terms of the kilogram (), metre (), and second () as

${displaystyle 1 {text{N}}=1 {frac {{text{kg}}{cdot }{text{m}}}{{text{s}}^{2}}}.}$

Examples[edit]

At average gravity on Earth (conventionally, g = 9.80665 m/s²), a kilogram mass exerts a force of about 9.8 newtons.

An average-sized apple at 200 g, exerts about two newtons of force at Earth’s surface, which we measure as the apple’s weight on Earth.

0.200 kg × 9.80665 m/s² = 1.961 N.

An average adult exerts a force of about 608 N on Earth.

62 kg × 9.80665 m/s² = 608 N (where 62 kg is the world average adult mass).^[5]

Kilonewtons[edit]

A carabiner used in rock climbing, with a safety rating of 26 kN when loaded along the spine with the gate closed, 8 kN when loaded perpendicular to the spine, and 10 kN when loaded along the spine with the gate open.

It is common to see forces expressed in kilonewtons (kN), where 1 kN = 1000 N. For example, the tractive effort of a Class Y steam train locomotive and the thrust of an F100 jet engine are both around 130 kN.

One kilonewton, 1 kN, is equivalent to 102.0 kgf, or about 100 kg of load under Earth gravity.

1 kN = 102 kg × 9.81 m/s².

So for example, a platform that shows it is rated at 321 kilonewtons (72,000 lb_f) will safely support a 32,100-kilogram (70,800 lb) load.

Specifications in kilonewtons are common in safety specifications for:

the holding values of fasteners, Earth anchors, and other items used in the building industry;
working loads in tension and in shear;
rock-climbing equipment;
thrust of rocket engines, Jet engines and launch vehicles;
clamping forces of the various moulds in injection-moulding machines used to manufacture plastic parts.

Conversion factors[edit]

Units of force

v t e	newton	dyne	kilogram-force, kilopond	pound-force	poundal
1 N	≡ 1 kg⋅m/s²	= 10⁵ dyn	≈ 0.10197 kp	≈ 0.22481 lbf	≈ 7.2330 pdl
1 dyn	= 10^–5 N	≡ 1 g⋅cm/s²	≈ 1.0197×10⁻⁶ kp	≈ 2.2481×10⁻⁶ lbf	≈ 7.2330×10⁻⁵ pdl
1 kp	= 9.80665 N	= 980665 dyn	≡ g_n × 1 kg	≈ 2.2046 lbf	≈ 70.932 pdl
1 lbf	≈ 4.448222 N	≈ 444822 dyn	≈ 0.45359 kp	≡ g_n × 1 lb	≈ 32.174 pdl
1 pdl	≈ 0.138255 N	≈ 13825 dyn	≈ 0.014098 kp	≈ 0.031081 lbf	≡ 1 lb⋅ft/s²
The value of g_n as used in the official definition of the kilogram-force (9.80665 m/s²) is used here for all gravitational units.

Three approaches to units of mass and force or weight^[6]^[7]

v t e Base	Force	Weight	Mass
2nd law of motion	m = F/a	F = W ⋅ a/g	F = m ⋅ a
System	BG	GM	EE	M	AE	CGS	MTS	SI
Acceleration (a)	ft/s²	m/s²	ft/s²	m/s²	ft/s²	Gal	m/s²	m/s²
Mass (m)	slug	hyl	pound-mass	kilogram	pound	gram	tonne	kilogram
Force (F), weight (W)	pound	kilopond	pound-force	kilopond	poundal	dyne	sthène	newton
Pressure (p)	pound per square inch	technical atmosphere	pound-force per square inch	standard atmosphere	poundal per square foot	barye	pieze	pascal

Standard prefixes for the metric units of measure (multiples)

Prefix name	N/A	deca	hecto	kilo	mega	giga	tera	peta	exa	zetta	yotta	ronna	quetta
Prefix symbol		da	h	k	M	G	T	P	E	Z	Y	R	Q
Factor	10⁰	10¹	10²	10³	10⁶	10⁹	10¹²	10¹⁵	10¹⁸	10²¹	10²⁴	10²⁷	10³⁰

Standard prefixes for the metric units of measure (submultiples)

Prefix name	N/A	deci	centi	milli	micro	nano	pico	femto	atto	zepto	yocto	ronto	quecto
Prefix symbol		d	c	m	μ	n	p	f	a	z	y	r	q
Factor	10⁰	10⁻¹	10⁻²	10⁻³	10⁻⁶	10⁻⁹	10⁻¹²	10⁻¹⁵	10⁻¹⁸	10⁻²¹	10⁻²⁴	10⁻²⁷	10⁻³⁰

References[edit]

^ The International System of Units – 9th edition – Text in English (9 ed.). Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). 2019. p. 137.
^ «Newton | unit of measurement». Encyclopedia Britannica. Archived from the original on 2019-09-27. Retrieved 2019-09-27.
^ International Bureau of Weights and Measures (1977), The International System of Units (3rd ed.), U.S. Dept. of Commerce, National Bureau of Standards, p. 17, ISBN 0745649742, archived from the original on 2016-05-11, retrieved 2015-11-15.
^ «Table 3. Coherent derived units in the SI with special names and symbols». The International System of Units (SI). International Bureau of Weights and Measures. 2006. Archived from the original on 2007-06-18.
^ Walpole, Sarah Catherine; Prieto-Merino, David; Edwards, Phillip; Cleland, John; Stevens, Gretchen; Roberts, Ian (2012). «The weight of nations: an estimation of adult human biomass». BMC Public Health. 12 (12): 439. doi:10.1186/1471-2458-12-439. PMC 3408371. PMID 22709383.
^ Comings, E. W. (1940). «English Engineering Units and Their Dimensions». Industrial & Engineering Chemistry. 32 (7): 984–987. doi:10.1021/ie50367a028.
^ Klinkenberg, Adrian (1969). «The American Engineering System of Units and Its Dimensional Constant g_c«. Industrial & Engineering Chemistry. 61 (4): 53–59. doi:10.1021/ie50712a010.

Источник

Чему равна единица силы?

Сила 1 Ньютон — это такая сила, при воздействии которой на тело массой 1 кг тело приобретает ускорение 1 м/с2. Или: это такая сила, которая совершает работу в 1 Джоуль при перемещении любого тела на 1 метр.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

РУДЬКО
[257K]

6 лет назад

Один Ньютон- это еденица измерения силы. F= ma, то есть сила равна произведению массы тела на ускорение.

Соответственно,Сила 1 Ньютон — это сила, при действии которой на тело, имеющее массу 1 кг, это тело получает ускорение 1 м/с2.

В физике часто приходится сталкиваться с задачей, когда надо оценить измерение скорости тела под действием внешней силы. для решения этой задачи была ведена единица силы — Ньютон, названная так в честь великого английского физика, который помимо прочего известен как, человек сделавший правильные выводы из упавшего на голову яблока. Ньютон как единица измерения показывает что под его воздействием скорость тела изменится на 1 метр за 1 секунду, то есть 1Н придает телу ускорение в 1 м/сек в квадрате. Исходя из этого можно обнаружить связь Ньютона с силой тяжести. оказывается на тело весом в школьные 102 грамма действует сила тяжести как раз в 1 ньютон, а следовательно сила тяжести действующая на тело массой 1 килограмм равна 9.8Н.

Roxrite
[79.2K]

8 лет назад

Один Н = 1 кг·м/с²

Из школьного курса физики мы знаем, что

Следовательно 1 ньютон — это есть произведение массы на ускорение, в виде формулы это будет выглядеть так: 1 Н = 1 кг·м/с².

Данная единица измерения входит в Международную систему единиц (сокращенно СИ).

Irinnnka
[54.6K]

6 лет назад

Ньютоном называется единица измерения силы . Ньютон измеряется в системе СИ.

А чему равен один Ньютон, каждый школьник изучает в школе.

Эта единица была названа в честь Исаака Ньютона. Исаак Ньютон является известным английским физиком.

Kuzmich291192
[7K]

9 лет назад

Единица силы 1 ньютон равна

[1 ньютон]=1 кг*м/с^2 то есть это сила, которую надо приложить к телу массой 1 кг, что бы оно получило ускорение 1 м/с^2

КАМИкадзе
[18]

9 лет назад

Одна единица Ньютона примерно 0,101971621

moreljuba
[62.5K]

6 лет назад

Один ньютон подразумевает род собой физическую величину, обозначающую силу воздействия на какое-либо тело с массой один килограмм при этом всем тело получает ускорение, приравниваемое к одному м/с2.

То есть один ньютон равняется одному килограмм умноженному на св квадрате.

Azamatik
[55.3K]

7 лет назад

Это физическая величина. В Ньютонах измеряется сила (в системе СИ).

Ньютон является производной величиной.

Еще со школьной физики помним второй закон Ньютона:

Записывается это таким вот образом:

Также одному Ньютону равняется следующие величины:

Горизонт
[14.3K]

6 лет назад

Ньютон (обозначается как N) — физическая единица измерения силы (в системе СИ). Один ньютон равен одному килограмму умноженного на метр деленный на секунду. Данная единица измерения названа в честь английского физика и математика Исаака Ньютона.

Марлена
[16.2K]

6 лет назад

1 ньютон — это мера измерения в физике. Она будет равна:

Названа эта единица измерена в честь Ньютона, известного физика, имя которого знают практически все. Таким образом, единица ньютона используется в задачах по физике и не только.

Апрели
[50.8K]

8 лет назад

1 Ньютон , единица силы в системе Международной системе единиц , равен силе, которая телу весом в 1 кг. придает ускорение 1 м/сек2 , это сила действия предмета , тела на 1 метр. Ньютон имеет обознчение латинской буквой N.

Знаете ответ?

Смотрите также:

Сила тока по какой формуле рассчитывается?

Чему равно фокусное расстояние линзы, оптическая сила которой +2,5 дптр?

Как найти оптическую силу собирающих линз с фокусными расст. 5, 20 см, 2 м?

Как определить длину гирлянды, зная высоту Новогодней елки, по числу Пи?

ЕГЭ Физика, Как найти оптическую силу собирающей линзы?

Какая линза имеет большее фокусное расстояние: +1,5 дптр или -3 дптр?

Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость?

ВПР Физика 11 класс, Как выполнить задания с экспериментальной установкой?

Как в физике число 273 связано с числом 459?

Что такое КПД в физике?Как рассчитать КПД двигателя в физике?

Источник

Советы

Что вам понадобится

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Первый закон Ньютона

Второй закон Ньютона

Третий закон Ньютона

Пример задачи на законы Ньютона

Исаак Ньютон: мифы и факты из жизни

Три закона Ньютона

Основное утверждение механики

Первый закон Ньютона

Второй закон Ньютона

Равнодействующая сила

Правила сложения сил и их проекций

Третий закон Ньютона

Definition[edit]

Examples[edit]

Kilonewtons[edit]

Conversion factors[edit]

See also[edit]

References[edit]

Не пропустите также: