В конце 1600-х годов сэр Исаак Ньютон опубликовал «Principia Mathematica», книгу, которая объединила миры математики и физики. Среди других важных идей он описал второй закон движения - сила равна массе, умноженной на ускорение, или f = ma. Хотя на первый взгляд это кажется простым, этот закон имеет несколько важных последствий, в том числе то, как объекты движутся по Земле и в космосе. Такие фундаментальные законы, как этот, позволили ученым точно исследовать природу, а инженерам - создать работающие машины.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Сила равна массе, умноженной на ускорение, или f = ma.
Значение силы
Сила - это физическая величина, с которой вы имеете дело в повседневной жизни. Чтобы открыть дверь, поднять ребенка или разбить яйцо, нужна сила. Это притяжение или толкание одного объекта на другой; объекты могут быть чем угодно, от протонов и электронов до планет и галактик. Тяга или толчок могут возникать при прямом контакте или, в случае силы тяжести, электричества и магнетизма, на расстоянии. Ученые измеряют силу в единицах, называемых ньютонами, где один ньютон - это сила, необходимая для ускорения 1-килограммовой массы на один метр в секунду в квадрате.
Значение ускорения
Когда хоккейная шайба скользит по льду, она движется с довольно постоянной скоростью, пока не попадает в ворота или клюшку игрока. Хотя он движется, он не ускоряется. Ускорение происходит только за счет изменения скорости. Когда объект набирает скорость, его ускорение положительное; при потере скорости ускорение отрицательное. Вы измеряете скорость в единицах расстояния, разделенных на время, например в милях в час или метрах в секунду. Ускорение - это изменение скорости, деленное на время, необходимое для ее изменения, поэтому оно выражается в метрах в секунду в секунду или в метрах в секунду в квадрате.
Значение массы
Масса объекта - это мера того, сколько в нем вещества. Резиновый мяч имеет меньшую массу, чем свинцовый мяч того же размера, потому что в нем меньше вещества, меньше атомов и меньше протонов, нейтронов и электронов, составляющих атомы. Масса также сопротивляется усилию толкать или тянуть ее; мяч для пинг-понга легко подобрать и подбросить; мусоровоза нет. Грузовик во много тысяч раз массивнее мяча для настольного тенниса. Стандартная единица измерения массы - килограмм, примерно 2,2 фунта.
Скаляры и векторы
Масса - это простая величина. У вас могут быть большие массы, крошечные массы и промежуточные массы. Вот и все. Ученые называют простые величины скалярами, потому что их можно описать одним числом. Однако сила и ускорение более сложны. У них есть и размер, и направление. Телеведущий синоптик, например, говорит о ветре, дующем с запада со скоростью 20 миль в час. Это вектор скорости (скорости) ветра. Чтобы полностью описать силу или ускорение, вам нужны как величина, так и направление. Например, в снежный день вы тянете детские санки вперед с силой 50 ньютонов, и они ускоряются в том же направлении со скоростью 0,5 метра в секунду в квадрате.
Значение силы, массы и ускорения
Второй закон движения Ньютона кажется достаточно простым: надавите на объект определенной массы, и он разгонится в зависимости от количества силы и массы. Небольшая сила с большой массой приводит к медленному ускорению, а большая сила с небольшой массой дает быстрое ускорение. Что происходит, когда нет силы? Нулевое усилие на любую массу дает нулевое ускорение. Если объект стоит на месте, он остается неподвижным; если он движется, он продолжает двигаться с той же скоростью и в том же направлении. Имейте в виду, что одновременно могут быть задействованы несколько сил. Например, вы обвязываете веревку валун и тянете изо всех сил. Есть сила и масса, но валун не двигается, поэтому ускорение равно нулю. Сила трения между валуном и землей нейтрализует силу вашего тяги. Вам понадобится гораздо большая сила, например, от трактора, чтобы переместить валун.