I slutningen af 1600'erne udgav Sir Isaac Newton "Principia Mathematica", en bog, der forbinder matematik og fysik. Blandt andre vigtige ideer beskrev han den anden bevægelseslov - at kraften er lig med massetider acceleration eller f = ma. Selv om det ser simpelt ud ved første øjekast, har loven flere vigtige konsekvenser, herunder hvordan objekter bevæger sig på jorden og i rummet. Grundlæggende love som denne har gjort det muligt for forskere at undersøge naturen nøjagtigt og ingeniører til at bygge maskiner, der fungerer.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Kraft er lig med massetider acceleration eller f = ma.
Betydning af kraft
Kraft er en fysisk mængde, du håndterer i hverdagen. Det tager magt at åbne en dør, løfte et barn eller knække et æg. Det er et træk eller skub, der udøves af en genstand på en anden; objekterne kan være alt fra protoner og elektroner helt op til planeter og galakser. Træk eller skub kan komme fra direkte kontakt eller, i tilfælde af tyngdekraft, elektricitet og magnetisme, fra afstand. Forskere måler kraft i enheder kaldet newton, hvor en newton er den nødvendige styrke til at accelerere en 1-kilogram masse en meter pr. Sekund i anden.
Betydning af acceleration
Når en hockey-puck glider over isen, gør den det med en forholdsvis konstant hastighed, indtil den rammer målet eller en spillers pind. Selvom det bevæger sig, accelererer det ikke. Acceleration kommer kun fra en hastighedsændring. Når et objekt vinder hastighed, er dets acceleration positiv; når hastigheden mistes, er accelerationen negativ. Du måler hastighed i enheder af afstand divideret med tid, såsom miles i timen eller meter i sekundet. Acceleration er hastighedsændringen divideret med den tid, det tager at ændre hastigheden, så det er meter pr. Sekund pr. Sekund eller meter pr. Sekund i anden.
Betydning af masse
Massen af et objekt er et mål for, hvor meget stof det indeholder. En gummikugle har mindre masse end en blykugle af samme størrelse, fordi den har mindre stof i sig, færre atomer og færre af protoner, neutroner og elektroner, der udgør atomerne. Masse modstår også indsatsen for at skubbe eller trække den; en bordtennisbold er let at hente og kaste; en skraldebil er ikke. Trucken er mere massiv end ping-pong-kuglen mange tusinde gange. Standardenheden for masse er kiloen, ca. 2,2 pund.
Skalarer og vektorer
Masse er en simpel slags mængde. Du kan have store masser, små masser og imellem masser. Det handler om det. Forskere kalder enkle mængder skalarer, fordi et nummer vil beskrive det. Kraft og acceleration er dog mere kompliceret. De har både en størrelse og en retning. En tv-vejrudsigter taler for eksempel om en vind, der kommer fra vest med 20 miles i timen. Dette er vindens hastighedsvektor (hastighed). For fuldt ud at beskrive en kraft eller acceleration har du brug for både mængden og retningen. For eksempel trækker du et barns slæde i en fremadrettet retning med en kraft på 50 newton på en snedag, og den accelererer i samme retning med 0,5 meter pr. Sekund i anden.
Betydning af kraft, masse og acceleration
Newtons anden bevægelseslov synes enkel nok: Skub et objekt med en bestemt masse på, og det accelererer baseret på mængden af kraft og masse. En lille kraft med en stor masse resulterer i en langsom acceleration, og en stor kraft med en lille masse giver en hurtig acceleration. Hvad sker der, når der ikke er nogen kraft? En kraft på nul på enhver masse giver nul acceleration. Hvis genstanden står stille, forbliver den stille; hvis den bevæger sig, fortsætter den med samme hastighed og retning. Husk, at flere kræfter kan være involveret på samme tid. For eksempel binder du et reb rundt om en kampesten og trækker med al din magt. Der er kraft og masse, men kampestenen springer ikke ud, så accelerationen er nul. Friktionskraften mellem kampestenen og jorden fjerner kraften fra dit træk. Du har brug for en meget større kraft, f.eks. Fra en traktor, for at flytte kampestenen.