Legea a doua a lui Newton îți spune de ce se mișcă un corp mai repede sau mai încet: depinde de forța care acționează asupra lui și de masa lui. Pe scurt, F = m · a. Mai jos o înțelegi pas cu pas, cu exemple rezolvate.
Ce spune legea a doua a lui Newton
În forma lui Newton, legea spune că modificarea cantității de mișcare a unui corp este proporțională cu forța aplicată și are loc în direcția acesteia (conform articolului despre legile lui Newton de pe Wikipedia). Pentru un corp cu masă constantă, asta înseamnă simplu: forța îi dă corpului o accelerație, mai mare dacă forța e mai mare și mai mică dacă masa e mai mare.
Reține: accelerația are aceeași direcție și același sens cu forța rezultantă. Dacă nu o confunzi cu viteza, ai făcut deja jumătate din drum: accelerația arată cât de repede se schimbă viteza.
Formula și unitățile de măsură
Formula este F = m · a, de unde mai putem scrie a = F / m și m = F / a.
| Mărime | Simbol | Unitate în SI |
|---|---|---|
| Forța (rezultantă) | F | newton (N) |
| Masa | m | kilogram (kg) |
| Accelerația | a | metru pe secundă la pătrat (m/s²) |
Din formulă rezultă că 1 N = 1 kg · 1 m/s²: o forță de un newton dă unui corp de un kilogram o accelerație de un metru pe secundă la pătrat.
Cum rezolvi o problemă, pas cu pas
- Scrie datele problemei și transformă-le în unități SI (grame în kilograme, de exemplu).
- Găsește forța rezultantă: dacă sunt mai multe forțe pe aceeași direcție, le aduni când au același sens și le scazi când au sensuri opuse.
- Alege formula potrivită: F = m · a, a = F / m sau m = F / a.
- Înlocuiește numerele, calculează și scrie unitatea.
- Verifică dacă rezultatul are sens (o mașină obișnuită nu are o accelerație de 500 m/s²).
Exemple rezolvate
Exemplu rezolvat 1. Ce forță trebuie să acționeze asupra unui corp cu masa de 5 kg ca să capete accelerația de 3 m/s²?
F = m · a = 5 kg · 3 m/s² = 15 N.
Exemplu rezolvat 2. O forță de 10 N face ca un corp să accelereze cu 2 m/s². Care este masa corpului?
m = F / a = 10 N / 2 m/s² = 5 kg.
Exemplu rezolvat 3. Asupra unui corp de 5 kg acționează, pe aceeași direcție și în același sens, două forțe: 15 N și 20 N. Care este accelerația?
Forța rezultantă: F = 15 N + 20 N = 35 N. Accelerația: a = F / m = 35 N / 5 kg = 7 m/s². Dacă forțele ar fi avut sensuri opuse, rezultanta ar fi fost 20 N − 15 N = 5 N, iar accelerația 5 N / 5 kg = 1 m/s².
Exemplu rezolvat 4. O mașină cu masa de 1000 kg pornește din repaus și ajunge la 20 m/s în 10 s, cu accelerație constantă. Ce forță rezultantă acționează asupra ei?
Accelerația: a = Δv / Δt = (20 m/s − 0 m/s) / 10 s = 2 m/s². Forța: F = m · a = 1000 kg · 2 m/s² = 2000 N.
Vezi lecția video
Lecția video de pe Cunosc.org despre această lege este aici: A doua lege a lui Newton. Dacă vrei să o parcurgi în ordine, vezi și prima lege a lui Newton și a treia lege a lui Newton.
Greșeli frecvente
- Folosești o singură forță, deși sunt mai multe. În formulă intră forța rezultantă, nu oricare dintre forțe.
- Uiți să transformi unitățile. 500 g înseamnă 0,5 kg; dacă folosești 500, rezultatul în newtoni iese greșit.
- Confunzi masa cu greutatea. Masa se măsoară în kilograme, greutatea este o forță și se măsoară în newtoni.
- Crezi că forța dă viteză, nu accelerație. Un corp poate avea viteză mare și forța rezultantă zero (mișcare rectilinie uniformă, vezi prima lege).
Exerciții propuse (cu răspunsuri)
- Un corp de 2 kg primește o forță de 8 N. Ce accelerație are?
- Ce forță este necesară pentru ca un corp de 0,5 kg să accelereze cu 4 m/s²?
- Un corp accelerează cu 3 m/s² sub acțiunea unei forțe de 12 N. Care este masa lui?
- Asupra unui corp de 4 kg acționează două forțe opuse, de 30 N și 18 N. Ce accelerație are?
Răspunsuri
1) a = 8 / 2 = 4 m/s². 2) F = 0,5 · 4 = 2 N. 3) m = 12 / 3 = 4 kg. 4) F = 30 − 18 = 12 N, a = 12 / 4 = 3 m/s².
Întrebări frecvente
Care este formula legii a doua a lui Newton?
F = m · a, unde F este forța rezultantă, m masa corpului și a accelerația lui.
Ce înseamnă un newton?
Un newton este forța care imprimă unui corp cu masa de 1 kg o accelerație de 1 m/s².
Ce se întâmplă dacă forța rezultantă este zero?
Accelerația este zero: corpul rămâne în repaus sau se mișcă rectiliniu uniform, adică exact ce spune prima lege a lui Newton.
Unde pot vedea mai multe experimente de mecanică?
Pe Cunosc.org găsești, de exemplu, Experiment Fizică – Frecarea și Experiment Fizică – Lucrul mecanic.