Segunda Lei do Movimento de Newton
Considere duas bolas, uma com massa de 1 kg e outra com massa de 10 kg. Qual bola experimentaria uma mudança maior no movimento se chutada com a mesma força? Claramente, a bola menor experimentaria uma mudança maior no movimento. O estado de movimento de um objeto pode ser descrito como sua velocidade, onde velocidade é a velocidade de um objeto em relação à sua direção. Objetos em repouso – por exemplo, as bolas que você vê na tela – têm velocidade zero. Uma vez chutada, o estado de movimento da bola muda. Em outras palavras, sua velocidade muda. Quando um objeto muda sua velocidade , ele tem o que chamamos de aceleração . Segunda lei do movimento de Newtonfornece a explicação para o comportamento dos objetos quando as forças são aplicadas. A lei afirma que forças externas fazem com que os objetos acelerem, e a quantidade de aceleração é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre os objetos e inversamente proporcional à massa dos objetos.
O que é Net Force?
Observe que a segunda lei de Newton afirma que a quantidade de aceleração é diretamente proporcional à força resultante que atua sobre o objeto. Qual é a força resultante e como a calculamos? A força líquida é a soma de todas as forças que atuam sobre um objeto em uma direção específica. Como as forças têm direção, elas são quantidades vetoriais. As quantidades do vetor são totalmente descritas com magnitude e direção e são representadas com setas. Considere um objeto sendo empurrado para a esquerda com 10 Newtons de força e para a direita com 5 Newtons de força. A força resultante = 5 N à esquerdacomo 10 N – 5 N = 5 N. As forças são subtraídas uma da outra, pois estão apontando em direções opostas. As forças seriam somadas umas às outras se apontassem na mesma direção. Uma vez que a força resultante é determinada, a aceleração do objeto pode ser determinada.
Como calcular para aceleração
A aceleração é uma mudança na velocidade . Desde que conheçamos a massa do objeto e a força resultante que age sobre o objeto, podemos determinar a aceleração. Vejamos a fórmula:
a = f (rede) / m , onde a = aceleração, f (rede) = a força resultante atuando sobre o objeto, m = a massa do objeto .
Exemplo de aceleração
Vejamos um exemplo. Considere um objeto de 10 kg forçado para a esquerda com 10 Newtons e para a direita com 20 Newtosn. Qual é a aceleração deste objeto?
Vamos relembrar a fórmula da aceleração. a = f (líquido) / m
Vamos primeiro calcular a força resultante. Como as forças estão agindo em direções opostas, nós as subtraímos.
f (líquido) = 20 N à direita – 10 N à esquerda , e obtemos f (líquido) = 10 N à direita
Agora, insira a força líquida na equação com massa para calcular a aceleração.
a = 10 N / 10 kg ou a = 1 N / Kg
Um Newton de força é igual a 1 kg * m / seg ^ 2. 1 N = 1 kg * m / s ^ 2 . Se substituirmos este valor de um Newton na equação, a massa (kg) é cancelada, e isso nos deixa com as unidades m / s ^ 2 . Essas são as unidades de aceleração .
Portanto, a aceleração do nosso objeto é, a = 1 m / sec ^ 2 .
Como calcular para força
Se conhecermos a massa e a aceleração de um objeto, podemos calcular a força. Simplesmente reorganize a equação para resolver a força. Então, como você pode ver na tela, f (net) = m * a .
Exemplo de Força
Considere novamente nosso objeto de 10 kg , agora se movendo para o oeste com uma aceleração de 10 m / s ^ 2 . Qual é a força resultante atuando neste objeto?
Lembre-se da equação da força. f (líquido) = m * a . Então, simplesmente multiplicamos 10 kg, a massa de nosso objeto, por 10 m / s ^ 2, a aceleração de nosso objeto. f (líquido) = 10 kg * 10 m / s ^ 2 .
E isso nos dá uma força líquida de 100 kg * m / s ^ 2. f (líquido) = 100 kg * m / s ^ 2 . Se nos lembrarmos dessas unidades, kg * m / s ^ 2, são iguais a um Newton, então a força resultante é igual a 100 Newtons. f (líquido) = 100 N .
Portanto, nosso objeto é empurrado para o oeste com uma força líquida de 100 N.
Implicações da Segunda Lei do Movimento de Newton
A segunda lei de Newton implica que a aceleração ocorre apenas na presença de uma força desequilibrada. Se as forças que atuam sobre um objeto são equilibradas, o objeto está em um estado constante de movimento. Ou seja, não está acelerando. Isso é válido tanto para objetos em repouso quanto para objetos que se movem com velocidade constante. Por exemplo, um carro estacionado tem uma força líquida de zero. As forças são equilibradas conforme a força da gravidade puxando para baixo é anulada pela força do solo empurrando o carro estacionado. Da mesma forma, um carro que se move a uma velocidade constante de 65 MPH está experimentando forças equilibradas também. Se uma força desequilibrada for aplicada, o carro irá acelerar. Se você pisar no freio, o carro irá desacelerar – isto é, experimentará uma aceleração negativa. Se você aplicar o gás, o carro aumentará sua velocidade – isto é, experimentará uma aceleração positiva.
Resumo da lição
A segunda lei do movimento de Newton fornece uma explicação para o comportamento dos objetos quando forças são aplicadas aos objetos. A lei afirma que forças externas fazem com que os objetos acelerem, e a quantidade de aceleração é diretamente proporcional à força resultante e inversamente proporcional à massa do objeto . A força líquida é a soma total de todas as forças que atuam sobre um objeto em uma direção particular . As forças que atuam na mesma direção podem ser somadas enquanto as forças que atuam em direções opostas são subtraídas umas das outras para determinar a força resultante. A aceleração é uma mudança na velocidade . A fórmula para calcular a aceleração é a seguinte: a = f (líquido) / m, onde a = aceleração, f (rede) = a força resultante atuando sobre o objeto, m = a massa do objeto . A força pode ser calculada simplesmente reorganizando a fórmula para resolver a força, como você pode ver na tela, f (net) = m * a . Se todas as forças que atuam sobre um objeto estão equilibradas – isto é, a força resultante é zero – o objeto não acelera. Se uma força desequilibrada for aplicada, o objeto irá acelerar.