Alla fine del 1600, Sir Isaac Newton pubblicò "Principia Mathematica", un libro che collegava i mondi della matematica e della fisica. Tra le altre idee importanti, descrisse la seconda legge del moto: la forza è uguale alla massa per l'accelerazione o f = ma. Sebbene a prima vista sembri semplice, la legge ha diverse importanti implicazioni, incluso il modo in cui gli oggetti si muovono sulla Terra e nello spazio. Leggi fondamentali come questa hanno permesso agli scienziati di indagare accuratamente sulla natura e agli ingegneri di costruire macchine che funzionano.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La forza è uguale alla massa per l'accelerazione o f = ma.
Significato della forza
La forza è una quantità fisica con cui hai a che fare nella vita di tutti i giorni. Ci vuole forza per aprire una porta, sollevare un bambino o rompere un uovo. È una trazione o una spinta esercitata da un oggetto su un altro; gli oggetti possono essere qualsiasi cosa, da protoni ed elettroni fino a pianeti e galassie. La trazione o la spinta possono provenire dal contatto diretto o, in caso di gravità, elettricità e magnetismo, a distanza. Gli scienziati misurano la forza in unità chiamate newton, dove un newton è la forza necessaria per accelerare una massa di 1 chilogrammo di un metro al secondo quadrato.
Significato di accelerazione
Quando un disco da hockey scivola sul ghiaccio, lo fa a una velocità abbastanza costante finché non colpisce la porta o il bastone di un giocatore. Sebbene si muova, non sta accelerando. L'accelerazione deriva solo da un cambiamento di velocità. Quando un oggetto acquista velocità, la sua accelerazione è positiva; quando si perde velocità, l'accelerazione è negativa. Si misura la velocità in unità di distanza divise per il tempo, ad esempio miglia all'ora o metri al secondo. L'accelerazione è la variazione di velocità divisa per il tempo impiegato dalla velocità per cambiare, quindi è metri al secondo al secondo o metri al secondo al quadrato.
Significato di massa
La massa di un oggetto è una misura di quanta materia contiene. Una palla di gomma ha meno massa di una palla di piombo della stessa dimensione perché contiene meno materia, meno atomi e meno protoni, neutroni ed elettroni che compongono gli atomi. La massa resiste anche allo sforzo di spingerla o tirarla; una pallina da ping-pong è facile da raccogliere e lanciare; un camion della spazzatura non lo è. Il camion è più massiccio della pallina da ping-pong di molte migliaia di volte. L'unità standard per la massa è il chilogrammo, circa 2,2 libbre.
Scalari e vettori
La massa è un tipo semplice di quantità. Puoi avere grandi masse, piccole masse e masse intermedie. Questo è tutto. Gli scienziati chiamano scalari le quantità semplici perché un numero lo descriverà. Forza e accelerazione, tuttavia, sono più complicate. Hanno sia una dimensione che una direzione. Un meteorologo televisivo, ad esempio, parla di un vento proveniente da ovest a 20 miglia orarie. Questo è il vettore velocità (velocità) del vento. Per descrivere completamente una forza o un'accelerazione, hai bisogno sia della quantità che della direzione. Ad esempio, in una giornata nevosa, tiri la slitta di un bambino in avanti con una forza di 50 newton e accelera nella stessa direzione a 0,5 metri al secondo quadrato.
Significato di forza, massa e accelerazione
La seconda legge del moto di Newton sembra abbastanza semplice: spingere su un oggetto di una certa massa e accelera in base alla quantità di forza e massa. Una piccola forza con una grande massa provoca un'accelerazione lenta e una grande forza con una piccola massa dà un'accelerazione veloce. Cosa succede quando non c'è forza? Una forza nulla su qualsiasi massa dà un'accelerazione nulla. Se l'oggetto è fermo, rimane fermo; se si sta muovendo, continua a muoversi alla stessa velocità e direzione. Tieni presente che possono essere coinvolte più forze contemporaneamente. Ad esempio, leghi una corda attorno a un masso e tiri con tutte le tue forze. Ci sono forza e massa, ma il masso non si muove, quindi l'accelerazione è zero. La forza di attrito tra il masso e il terreno annulla la forza della tua trazione. Hai bisogno di una forza molto più grande, come quella di un trattore, per spostare il masso.