La seconda legge del moto di Newton

La seconda legge del moto di Newton afferma che quando una forza risultante agisce su un corpo, l'accelerazione del corpo dovuta alla forza risultante è direttamente proporzionale alla forza.

Come equazione, scriviamo,

Il segno di somma,

, indica che bisogna sommare tutte le forze usando l'addizione vettoriale e trovare il risultante (o il netto) forza. Secondo la seconda legge del moto di Newton, la forza risultante è proporzionale all'accelerazione. Ciò significa che se la forza risultante che agisce su un corpo viene raddoppiata, anche l'accelerazione del corpo raddoppierebbe. Se la forza risultante è dimezzata, anche l'accelerazione sarà dimezzata e così via.

Un modo alternativo per esprimere la seconda legge del moto di Newton è usare la quantità di moto. In questa definizione, la forza risultante sperimentata da un corpo è uguale alla velocità di variazione della quantità di moto del corpo.

Se prendiamo il caso di un corpo la cui massa rimane costante, poiché

, questa espressione diventa:

Ora, diamo un'occhiata a un semplice esempio della seconda legge del moto di Newton.

Esempio della seconda legge del moto di Newton

Due pirati tirano uno scrigno del tesoro, che ha una massa di 55 kg. Un pirata lo tira verso il mare con una forza di 18 N mentre l'altro lo tira via nella direzione opposta con una forza di 30 N. Trova l'accelerazione dello scrigno del tesoro.

Le due forze date dai due pirati sono in direzioni opposte, quindi la forza risultante è (30-18) = 12 N di distanza dal mare. Ora, usando la seconda legge di Newton, abbiamo

lontano dal mare.

Come risolvere i problemi della seconda legge di Newton

Problemi che coinvolgono gli ascensori (ascensori)

Per concludere questo articolo, esamineremo un classico problema di fisica che coinvolge la forza di reazione su una persona in un ascensore. Supponiamo che una persona con massa

è in piedi all'interno di un ascensore. Le forze che agiscono sulla persona sono il peso

agendo verso il basso e la forza di reazione

dal piano dell'ascensore agendo verso l'alto.

Per prima cosa, prendiamo il caso quando l'ascensore è fermo. Le forze sulla persona sono equilibrate. cioè.

.

Ora, supponiamo che l'ascensore stia accelerando verso il basso. In questo caso, c'è una forza risultante che agisce verso il basso sulla persona. La forza risultante dà un'accelerazione

. Quindi, prendendo la direzione verso il basso per essere positivi, abbiamo

.

Supponiamo che l'ascensore ora viaggi verso l'alto, con un'accelerazione della stessa grandezza. In questo caso,

.

Quindi, la persona sperimenta una forza di reazione maggiore quando l'ascensore sta accelerando verso l'alto. Questo ha un senso intuitivo: mentre il pavimento dell'ascensore sta salendo di corsa per incontrare la persona, dovrebbe sentire una forza maggiore rispetto a quando il pavimento sta cercando di "cadere via" da loro. La minore forza di reazione sperimentata quando l'ascensore accelera verso il basso è ciò che spesso ti fa sentire più leggero quando prendi un ascensore.