قانون دوم نیوتون

موضوع قانون دوم نیوتون: رابطه شتاب با نیرو و جرم

زمانی که نیروی خالص وارد بر جسم صفر نیست، حرکت جسم شتابدار است؛ یعنی با گذشت زمان سرعت جسم تغییر می‌کند.

نیوتون رابطه نیرو و حرکت جسم را در سه قانون بیان کرده است.

( آقای نیوتون در سال ۱۶۴۳ میلادی یا همان سال ۱۰۲۱ شمسی متولد شده است.)

طبق قانون دوم نیوتون، میزان شتاب جسم به جرم و نیروی خالص وارد بر آن بستگی دارد:

1. اگر نیروی خالص وارد بر جسم را افزایش دهیم، شتاب جسم هم بیشتر می‌شود.
2. اگر جرم جسم را افزایش دهیم، شتاب جسم کمتر می‌شود.

در کتاب درسی علوم تجربی سال نهم تعریف قانون دوم نوشته شده است:

هرگاه به جسمی نیروی خالصی وارد شود، جسم تحت تأثیر آن نیرو شتاب می‌گیرد که این شتاب نسبت مستقیم با نیروی وارد بر جسم دارد و در همان جهت نیرو است و با جرم جسم نسبت وارون دارد.

قانون دوم نیوتون به صورت این رابطه نیز نوشته می‌شود:

$\Large a=\frac{F }{m}$

1. a نماد شتاب است و یکای آن متر بر مجذور ثانیه است.
2. F نماد نیرو است و یکای آن نیوتون است.
3. m نماد جرم است و یکای آن کیلوگرم است.

نحوه کار با شبیه ساز

پس از ورود به شبیه ساز دو نوار می‌بینید. نوار بالایی برای جسم بالایی و نوار پایینی برای جسم پایینی است.

روبه‌روی دو نوار ، شتاب جسم نشان داده می‌شود.

با کلیک کردن و کشیدن دایره های سبز رنگ نیروی وارد بر جسم ها تغییر می‌کند.

با کلیک کردن و کشیدن دایره های قرمز رنگ میزان جرم جسم ها تغییر می‌کند.

در نوار پایینی با کلیک بر دکمه شروع شبیه ساز فعال شده و اجسام حرکت می‌کنند و پس از اتمام حرکت با زدن دکمه بازنشانی دوباره به حالت اولیه برمی‌گردند.

مکان جسم متحرک در بازه های زمانی مختلف نشان داده می‌شود.

با کلیک بر گزینه نیروسنج شبیه ساز به صورت نیروسنج و مکعب نشان داده می‌شود.

با کلیک بر گزینه سبد خرید شبیه ساز به صورت آدمک و سبد خرید نشان داده می‌شود.

توجه: پیشنهاد می‌شود فقط جرم و نیروی یکی از اجسام را تغییر دهید و نیرو و جرم جسم دوم را تغییر ندهید تا مقایسه راحتتر شود.

پرسش ها:

۱- میزان شتاب جسم متحرک به چه عواملی بستگی دارد؟

۲- اگر شتاب جسم ۴ متر بر مجذور ثانیه باشد و جرم جسم ۲ کیلوگرم باشد، نیروی خالص وارد بر جسم چقدر است؟

۳- آیا با نیروی خالص بسیار کم می‌توان اجسام بسیار سنگین را جابه جا کرد؟

۴- اگر در حرکت جسمی شتاب تغییر نکند، نیروی خالص وارد بر جسم چه تغییری می‌کند؟

۵- هنگام حرکت جسمی که با سرعت ثابت و بدون شتاب حرکت می‌کند، نیروی خالص وارد بر جسم چقدر است؟