قانون دوّم نیوتن

پیش از آغاز مبحث توجّه داشته باشید كه این قانون از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است!!!

حال به سۆال زیر پاسخ دهید.

به نظر شما شوت گوریل انگوری شتاب بیشتری به توپ می‌دهد یا دوست کوچک او سگ؟

زیاد عجله نكنید. ما می‌خواهیم اثر نیرو را در شتاب حركت یك جسم بررسی كنیم. قبل از هر چیز به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

همان طور که می دانید، شتاب رابطه مستقیم با نیرو دارد.

به عبارتی اگر نیرو n برابر شود شتاب نیز n برابر می‌شود، یعنی:

حال موضوع نیرو را از دیدگاه دیگری بررسی می‌كنیم.

به دو ورزشكار زیر توجّه كنید. در تصویر چپ والیبالیست توپ سبكی را پرتاب می‌كند و در تصویر راست فوتبالیست مجبور شده توپ سربی را شوت كند! كدام توپ شتاب بیشتری می‌گیرد.

برای مشاهده اثر جرم بر مقدار شتاب به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

در تصویر زیر نیروی ثابت یك نیوتن باعث به حركت در آمدن اجسام مختلف شده است. به شتاب حركت در هر حالت توجّه كنید.

به نظر شما این دو پسر می توانند به كدام یك از جعبه های زیر شتاب بیشتری بدهند: جعبه بزرگ یا جعبه كوچك؟ ‏

بله پاسخ شما صحیح است به عبارت دیگر شتاب رابطه معكوس با جرم دارد.

یعنی اگر جرم n برابر شود، شتاب برابر می‌گردد، یعنی:

آقای نیوتن این داستان را خلاصه می‌كند:

اگر برآیند نیروهای وارد بر جسمی صفر نباشد، آن جسم حركتی شتابدار خواهد داشت.

اگر نیروی برآیند وارد بر جسم را برآیند ، جرم آن را با m و شتاب حركتش را بنامیم، می‌توان نوشت :

یك نتیجه اوّلیه:

یك نیوتن، بزرگی نیرویی است كه اگر به جسمی به جرم یك كیلوگرم وارد شود، به آن شتاب یك متر بر مجذور ثانیه می‌دهد.

در فیلم زیر آزمایش ساده‌ای ارائه شده كه به خوبی رابطه لَختی با شتاب حركت به نمایش گذاشته شده است. به آن توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

حال كه این دو قانون را خوب فهمیدید، به نمودار زیر توجّه كنید.

در ادامه مبحث ارائه شده توجه شما را به یک تمرین جلب می نماییم.

تمرین:

شخصی خودرو خود را با نیروی ٤٠٠ نیوتن روی جاده‌ی بدون اصطكاكی هل می‌دهد. جرم خودرو و مسافر كه درون آن نشسته است برابر ١٦٠٠kg می‌باشد. شتاب حركت خودرو را پیدا كنید.

راهنمایی:

بر طبق قانون دوّم نیوتن با مشخص بودن نیرو (F) و جرم (m) براحتی شتاب (تنها با یك جاگذاری) به دست خواهد آمد.