نيوتن هي الوحدة القياسية للقوة في الفيزياء. ينص قانون نيوتن الثاني على أن القوة المطلوبة لتسريع كتلة بمدى معين يتم الحصول عليها من خلال حاصل ضرب هاتين الكميتين:
F = أماه
تحتوي الكتلة على وحدات كيلوجرام (كجم) بينما يحتوي التسارع على وحدات متر لكل ثانية مربعة ، أو م / ث2.
في بعض مشاكل الفيزياء ، قد تحصل على مقدار القوة ، وكتلة الجسم الذي كانت عليه تلك القوة التمثيل ، والوقت بالثواني الذي انقضى منذ أن بدأت القوة بالتأثير على الجسم ، والذي يُفترض أنه في حالة سكون بدءا. لحل مثل هذه المشكلة ، تحتاج إلى الوصول إلى المعادلات الأساسية للحركة في الفيزياء الرياضية ، على وجه التحديد ، المعادلات التي تنص على:
ت = v_0 + في
حيث v هي السرعة في الوقت t.
على سبيل المثال ، افترض أن قوة مقدارها 100 نيوتن قد أثرت على سيارة لعبة وزنها 5 كجم لمدة 3 ثوانٍ. ما مدى سرعة تحرك السيارة في هذه المرحلة ، على افتراض عدم وجود احتكاك؟
الخطوة 1: حل من أجل التسريع
بما أنك تعلم أن F = ma و F = 100 N و m = 5 kg ،
100 = 5 أ \ يدل على أ = 20 \ نص {م / ث} ^ 2
الخطوة 2: حل من أجل السرعة
عوض بالعجلة التي حسبتها للتو في المعادلة الحركية الموضحة أعلاه ، بالسرعة الابتدائية v0 يساوي الصفر:
v = v_0 + at = 0 + 20 \ times 3 = 60 \ text {m / s}
الخطوة 3 (اختياري): قم بالتحويل إلى أميال في الساعة
قد تجد أنه من المثير للاهتمام تحويل الأمتار في الثانية إلى أميال في الساعة ، لأن الأخيرة هي وحدة يومية وبديهية أكثر في الولايات المتحدة. نظرًا لأن 1 ميل = 1،609.34 م وساعة واحدة = 3600 ثانية ، فإن تحويل م / ث إلى ميل / س يتطلب الضرب في 3600 / 1609.34 ، وهو ما يساوي 2.237.
وبالتالي بالنسبة لهذه المشكلة ، لديك 60 م / ث × 2.237 = 134.2 ميل / س.