ينص قانون السير إسحاق نيوتن الثاني للحركة على أن القوة التي يمارسها جسم متحرك تساوي تضرب كتلته في تسارعه في الاتجاه الذي يتم دفعه منه ، ويشار إليه بالصيغة F = ma. لأن القوة تتناسب مع الكتلة والتسارع ، فإن مضاعفة الكتلة أو التسارع مع ترك الثابت الآخر سيضاعف قوة التأثير ؛ تزداد قوة التأثير عندما يخضع جسم ذي وزن ثابت لتسارع أكبر. يمكنك استكشاف العديد من التجارب المختلفة التي توضح هذا المبدأ.
اجمع صخرة وقطعة ورق محشوّة. نظرًا لأن تسارع الجاذبية ثابت ، فإن كل الأجسام تسقط بنفس المعدل بغض النظر عن كتلتها. اختبر هذا القانون عن طريق إسقاط كلا العنصرين في وقت واحد ومشاهدتهما يسقطان بنفس السرعة. الآن ضع وعاءًا مليئًا بمسحوق السكر أو الدقيق تحت الصخر ، وقم بإسقاطه من ارتفاع ثابت في المسحوق. ضعي الوعاء جانبًا مع الحرص على عدم تعكير صفو المسحوق فيه. أسقط كرة الورق من نفس الارتفاع في وعاء بنفس الكمية من نفس المسحوق. قارن الحفر في المسحوق الناتج عن كل اصطدام. نظرًا لأن التسارع كان ثابتًا ، فإن الفرق في الحجم بين الحفرة التي أحدثتها الصخرة والأخرى التي قدمتها الورقة توضح أن الزيادة في الكتلة تزيد بشكل مباشر من قوة التأثير في طحين.
اربط ثقبًا في كرة لينة وآخر في عتبة إطار الباب. علق الكرة اللينة من إطار الباب بقطعة من الخيط مربوطة عبر الثقوب بحيث تتدلى على ارتفاع بضعة سنتيمترات فوق الأرض. ضع علامة على البقعة الموجودة أسفل وضعية الراحة للكرة اللينة مباشرة. حرك الكرة اللينة المعلقة وضع كرة لينة أخرى على المكان المحدد. اسحب الكرة اللينة المعلقة للخلف بحيث تكون على بعد ثلاثة أقدام من الأرض ثم حررها بحيث تتأرجح وتضرب الكرة اللينة على الأرض. قس المسافة التي تقطعها الكرة اللينة على الأرض. كرر التجربة ، واستبدل كرة Wiffle البلاستيكية بالكرة اللينة على الأرض ، وقم بقياس المسافة التي تدور بها بعد الاصطدام. توضح هذه التجربة أنه عند ثبات القوة ، يكون التسارع أكبر في الأجسام ذات الكتلة الأقل.
قم ببناء منحدر بسيط يبلغ ارتفاعه 18 بوصة وطوله حوالي 24 بوصة باستخدام قطعة من الخشب الرقائقي الرقيق والطوب. ضع سيارة لعبة في الجزء العلوي من المنحدر. حررها وقم بقياس المسافة التي تتحرك فيها. ألصق غسالتين معدنتين على السيارة ، ثم حررهما من المنحدر وقس المسافة التي تدور فيها. كرر التجربة بخمس غسالات مثبتة في الجزء العلوي من السيارة. تُظهر هذه التجربة أنه مع زيادة الكتلة مع تسارع الجاذبية الثابت ، تزداد القوة التي تدفع السيارة على طول الأرض ، مما يجعل السيارات الأثقل تتحرك لمسافة أبعد.
احصل على عربة أطفال ، وخيطًا قطنيًا خفيفًا أو خيطًا ، واثنين أو ثلاثة من المتطوعين الصغار. اربط الخيط حول مقبض العربة واترك 2 أو 3 أقدام من الخيط معلقًا من المقبض لسحبه. ابدأ بعربة فارغة. على أرض مستوية ومستوية مثل الرصيف ، ومن بداية الوقوف ، اسحب الخيط حتى تصل إلى سرعة مشي مريحة. لاحظ الجهد المطلوب لسحب العربة. بعد ذلك ، اجعل أحد المتطوعين يجلس في العربة وسحب الخيط مرة أخرى حتى تصل إلى سرعة المشي. لاحظ الجهد المطلوب لسحب العربة. يمكن أن يأخذ الخيط مقدارًا صغيرًا من القوة قبل أن ينكسر ؛ كلما زاد عدد ركاب عربتك ، زادت القوة التي تحتاجها لسحبها ، حتى تتجاوز نقطة كسر الخيط. مع هذه التجربة ، يكون تسارعك متماثلًا تقريبًا في كل مرة ، على الرغم من أنك تحتاج إلى السحب بقوة أكبر بسبب الكتلة الإضافية لكل راكب جديد. كم عدد الركاب الذين يمكنك سحبهم قبل أن ينكسر الخيط؟