Newton ist die Standardeinheit für Kraft in der Physik. Newtons zweites Gesetz besagt, dass die Kraft, die erforderlich ist, um eine Masse um ein bestimmtes Ausmaß zu beschleunigen, durch das Produkt dieser beiden Größen gegeben ist:
F=ma
Masse hat Einheiten von Kilogramm (kg), während Beschleunigung Einheiten von Metern pro Sekunde zum Quadrat oder m/s. hat2.
In einigen physikalischen Problemen kann Ihnen die Größe einer Kraft gegeben werden, die Masse eines Objekts, auf das diese Kraft ausgeübt wurde wirkt, und die Zeit in Sekunden, die seit Beginn der Krafteinwirkung auf das Objekt verstrichen ist, von dem angenommen wird, dass es sich in Ruhe befindet anfänglich. Um ein solches Problem zu lösen, müssen Sie Zugang zu den grundlegenden Bewegungsgleichungen der mathematischen Physik haben, insbesondere zu der, die besagt:
v=v_0+at
wobei v die Geschwindigkeit zur Zeit t ist.
Angenommen, auf ein 5 kg schweres Spielzeugauto wirkt 3 Sekunden lang eine Kraft von 100 N. Wie schnell bewegt sich das Auto zu diesem Zeitpunkt, wenn keine Reibung vorhanden ist?
Schritt 1: Auflösen für die Beschleunigung
Da Sie wissen, dass F = ma, F = 100 N und m = 5 kg ist,
100=5a\impliziert a = 20\text{ m/s}^2
Schritt 2: Auflösen nach der Geschwindigkeit
Setzen Sie die soeben berechnete Beschleunigung in die oben angegebene kinematische Gleichung ein mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 gleich null:
v=v_0+at=0+20\times 3 = 60\text{ m/s}
Schritt 3 (optional): In Meilen pro Stunde umrechnen
Möglicherweise finden Sie es interessant, Meter pro Sekunde in Meilen pro Stunde umzurechnen, da letztere in den Vereinigten Staaten eine alltäglichere und intuitivere Einheit ist. Da 1 Meile = 1.609,34 m und 1 Stunde = 3.600 s ist, erfordert die Umrechnung von m/s in Meilen/h eine Multiplikation mit 3600/1.609,34, was 2,237 entspricht.
Für dieses Problem haben Sie also 60 m/s × 2,237 = 134,2 Meilen/h.