Ποια είναι η σχέση μεταξύ δύναμης μάζας και επιτάχυνσης;

Στα τέλη του 1600, ο Sir Isaac Newton δημοσίευσε "Principia Mathematica", ένα βιβλίο που συνέδεε τους κόσμους των μαθηματικών και της φυσικής. Μεταξύ άλλων σημαντικών ιδεών, περιέγραψε τον δεύτερο νόμο της κίνησης - ότι η δύναμη είναι ίση με τη μαζική επιτάχυνση φορές ή f = ma. Παρόλο που φαίνεται απλό με την πρώτη ματιά, ο νόμος έχει πολλές σημαντικές επιπτώσεις, όπως το πώς κινούνται τα αντικείμενα στη Γη και στο διάστημα. Θεμελιώδεις νόμοι όπως αυτό έχουν επιτρέψει στους επιστήμονες να διερευνήσουν με ακρίβεια τη φύση και οι μηχανικοί να κατασκευάσουν μηχανές που λειτουργούν.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Δύναμη ισούται με επιτάχυνση μάζας ή f = ma.

Η Δύναμη είναι μια φυσική ποσότητα που αντιμετωπίζετε στην καθημερινή ζωή. Χρειάζεται δύναμη για να ανοίξει μια πόρτα, να σηκώσει ένα παιδί ή να σπάσει ένα αυγό. Είναι ένα τράβηγμα ή μια ώθηση που ασκείται από ένα αντικείμενο πάνω στο άλλο. Τα αντικείμενα μπορούν να είναι οτιδήποτε από πρωτόνια και ηλεκτρόνια μέχρι πλανήτες και γαλαξίες. Το τράβηγμα ή η ώθηση μπορεί να προέρχονται από άμεση επαφή ή, σε περίπτωση βαρύτητας, ηλεκτρισμού και μαγνητισμού, από απόσταση. Οι επιστήμονες μετρούν τη δύναμη σε μονάδες που ονομάζονται newtons, όπου ένα newton είναι η δύναμη που απαιτείται για την επιτάχυνση μίας μάζας 1 κιλού ανά μέτρο ανά δευτερόλεπτο.

Όταν ένα puck χόκεϊ γλιστράει πάνω στον πάγο, το κάνει με αρκετά σταθερή ταχύτητα έως ότου χτυπήσει το γκολ ή το ραβδί ενός παίκτη. Αν και κινείται, δεν επιταχύνεται. Η επιτάχυνση προέρχεται μόνο από μια αλλαγή στην ταχύτητα. Όταν ένα αντικείμενο κερδίζει ταχύτητα, η επιτάχυνσή του είναι θετική. όταν χαθεί η ταχύτητα, η επιτάχυνση είναι αρνητική. Μετράτε την ταχύτητα σε μονάδες απόστασης διαιρούμενη με το χρόνο, όπως μίλια ανά ώρα ή μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Η επιτάχυνση είναι η αλλαγή στην ταχύτητα διαιρούμενη με το χρόνο που χρειάζεται η ταχύτητα για να αλλάξει, επομένως είναι μέτρα ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο, ή μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο.

Η μάζα ενός αντικειμένου είναι ένα μέτρο της ύλης που περιέχει. Μια λαστιχένια σφαίρα έχει λιγότερη μάζα από μια μπάλα μολύβδου του ίδιου μεγέθους επειδή έχει λιγότερη ύλη, λιγότερα άτομα και λιγότερα από τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια που απαρτίζουν τα άτομα. Η μάζα αντιστέκεται επίσης στην προσπάθεια να την σπρώξει ή να την τραβήξει. μια μπάλα πινγκ πονγκ είναι εύκολο να πάρει και να πετάξει? ένα σκουπίδια δεν είναι. Το φορτηγό είναι πιο ογκώδες από την μπάλα του πινγκ πονγκ πολλές χιλιάδες φορές. Η τυπική μονάδα μάζας είναι το κιλό, περίπου 2,2 λίβρες.

Η μάζα είναι ένα απλό είδος ποσότητας. Μπορείτε να έχετε μεγάλες μάζες, μικροσκοπικές μάζες και ενδιάμεσες μάζες. Για αυτό πρόκειται. Οι επιστήμονες αποκαλούν απλές ποσότητες κλίμακες επειδή ένας αριθμός θα το περιγράψει. Η δύναμη και η επιτάχυνση, ωστόσο, είναι πιο περίπλοκες. Έχουν μέγεθος και κατεύθυνση. Ένας τηλεοπτικός πρόγνωση καιρού, για παράδειγμα, μιλάει για έναν άνεμο που έρχεται από τη Δύση με ταχύτητα 20 μίλια ανά ώρα. Αυτό είναι το διάνυσμα ταχύτητας (ταχύτητας) του ανέμου. Για να περιγράψετε πλήρως μια δύναμη ή επιτάχυνση, χρειάζεστε τόσο το ποσό όσο και την κατεύθυνση. Για παράδειγμα, σε μια χιονισμένη μέρα, τραβάτε ένα έλκηθρο ενός παιδιού προς τα εμπρός με μια δύναμη 50 Newton και επιταχύνεται στην ίδια κατεύθυνση στα 0,5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα φαίνεται αρκετά απλός: Σπρώξτε ένα αντικείμενο συγκεκριμένης μάζας και επιταχύνεται με βάση την ποσότητα δύναμης και μάζας. Μια μικρή δύναμη με μεγάλη μάζα οδηγεί σε αργή επιτάχυνση και μια μεγάλη δύναμη με μικρή μάζα δίνει μια γρήγορη επιτάχυνση. Τι συμβαίνει όταν δεν υπάρχει δύναμη; Μια δύναμη μηδέν σε οποιαδήποτε μάζα δίνει μηδενική επιτάχυνση. Εάν το αντικείμενο παραμένει ακίνητο, παραμένει ακίνητο. αν κινείται, συνεχίζει να κινείται με την ίδια ταχύτητα και κατεύθυνση. Λάβετε υπόψη ότι πολλές δυνάμεις μπορούν να εμπλακούν ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, δένετε ένα σχοινί γύρω από ένα λίθο και τραβάτε με όλη σας τη δύναμη. Υπάρχουν δύναμη και μάζα, αλλά ο λίθος δεν φεύγει, επομένως η επιτάχυνση είναι μηδέν. Η δύναμη τριβής μεταξύ του ογκόλιθου και του εδάφους ακυρώνει τη δύναμη της έλξης σας. Χρειάζεστε πολύ μεγαλύτερη δύναμη, όπως από ένα τρακτέρ, για να μετακινήσετε τον λίθο.