כוח נטו מוגדר כסכום של כל הכוחות הפועלים על אובייקט. דוגמה? כשאתה בועט בכדור כדורגל, הכדור ממריא ועובר באוויר. באותו הרגע, יש כוח נטו הפועל על הכדור. כאשר הכדור מתחיל לחזור לקרקע ולבסוף נעצר, יש גם כוח נטו הפועל על הכדור.
החוק השני של ניוטון אומר כי "כאשר כוח רשת פועל על חפץ, אז אותו אובייקט צריך להאיץ, כלומר המהירות שלו משתנה משנייה לשנייה." כשאתה בועט בכדור הכדורגל לראשונה הוא מאיץ, וכשכדור הכדורגל מתחיל לבלום לעצירה הוא גם מאיץ.
יכולים להיות כוחות מרובים הפועלים על עצם, וכשכל אותם כוחות מתווספים זה לזה, התוצאה היא מה שאנו מכנים כוח הרשת הפועל על העצם.
אם הכוח הנקי מוסיף לאפס, אז האובייקט אינו מאיץ, ולכן הוא נע במהירות קבועה. אם הכוח נטו מתווסף לערך שאינו פעיל, האובייקט מאיץ.
בטבע, כל הכוחות מתנגדים לכוחות אחרים, כמו חיכוך או כוחות כבידה מנוגדים. כוחות יכולים לייצר רק תאוצה אם הם גדולים יותר מכל הכוחות המנוגדים.
אם כוח דוחף חפץ, אך מחובר לחיכוך, האובייקט אינו מאיץ. באופן דומה, אם כוח דוחף כנגד כוח הכבידה אך הוא פחות מכוח הכבידה על עצם, הוא לא מאיץ.
לדוגמה, אם דחיפה של 15 ניוטון על עצם מתנגדת על ידי כוח חיכוך של 10 ניוטון, האובייקט מאיץ כאילו הוא נדחף על ידי כוח נטו 5-ניוטון חסר חיכוך.
החוק השני של ניוטון
חוק התנועה הראשון של ניוטון מנבא התנהגות של עצמים שעבורם כל הכוחות הקיימים מאוזנים.
החוק הראשון, (המכונה לעיתים חוק האינרציה) קובע כי אם הכוחות הפועלים על חפץ מאוזנים, אז ההאצה של אותו אובייקט תהיה 0 מטר / שניות. עצמים בשיווי משקל (המצב בו כל הכוחות מתאזנים) לא יאיץ.
לדברי ניוטון, אובייקט יואץ רק אם פועל עליו כוח נטו או לא מאוזן. נוכחות של כוח לא מאוזן תאיץ אובייקט, תשנה את מהירותו, כיוונו או מהירותו וכיוונו.
חוק התנועה השני של ניוטון
חוק זה מתייחס להתנהגות של חפצים אשר לא כל הכוחות הקיימים בהם מאוזנים. החוק השני קובע כי האצת אובייקט תלויה בשני משתנים: הכוח הנקי הפועל על העצם ומסת האובייקט.
תאוצה של אובייקט תלויה ישירות בכוח הנקי הפועל על העצם, ובאופן הפוך במסת העצם. ככל שהכוח הפועל על חפץ גובר, האצה של האובייקט גדלה.
ככל שמסת האובייקט גדלה, האצה של האובייקט פוחתת. ניתן לומר רשמית את חוק התנועה השני של ניוטון באופן הבא:
"ההאצה של אובייקט המיוצר על ידי כוח נטו פרופורציונלית ישירות לגודל הכוח הנקי, באותו כיוון של הכוח הנקי ויחסית הפוך למסת האובייקט."
אמירה מילולית זו יכולה לבוא לידי ביטוי בצורה של משוואה באופן הבא:
A = Fnet / m
המשוואה לעיל מסודרת לעתים קרובות לצורה מוכרת יותר כמוצג להלן. הכוח הנקי משווה לתוצר המסה כפול התאוצה.
Fnet = m • a
הדגש הוא תמיד על כוח נטו. האצה עומדת ביחס ישר לכוח נטו. הכוח הנקי שווה להאצה של פעמים המסה.
תאוצה באותו כיוון כמו הכוח הנקי היא תאוצה המיוצרת על ידי כוח נטו. זה הכוח הנקי שקשור לתאוצה, הכוח הנקי הוא הסכום הווקטורי של כל הכוחות.
אם ידועים כל הכוחות האישיים הפועלים על עצם, ניתן לקבוע את הכוח הנקי.
על פי המשוואה לעיל, יחידת כוח שווה ליחידת מסה כפול יחידת תאוצה.
על ידי החלפת יחידות מטריות סטנדרטיות בכוח, מסה ותאוצה במשוואה לעיל, ניתן לכתוב את שוויון היחידה הבא.
ניוטון 1 = 1 ק"ג • מ"ש
ההגדרה של יחידת הכוח המטרית הסטנדרטית מסומנת על ידי המשוואה לעיל. ניוטון אחד מוגדר ככוח הכוח הנדרש לתת מסה של 1 ק"ג ותאוצה של 1 מ"ש / שניה.
גודל ומשוואה
על פי החוק השני של ניוטון, כאשר חפץ מואץ אז צריך להיות כוח נטו הפועל עליו. לעומת זאת, אם כוח נטו פועל על עצם, האובייקט הזה יאיץ.
גודל הכוח הנקי הפועל על אובייקט שווה למסת האובייקט כפול התאוצה של האובייקט כמוצג בנוסחה הבאה:
כוח נטו הוא הכוח שנותר על ידי כל האצה של עצם כאשר כל הכוחות המנוגדים בוטלו.
כוחות מנוגדים מפחיתים את השפעת ההאצה, ומורידים את כוח התאיץ הנקי הפועל על עצם.
אם הכוח הנקי הפועל על אובייקט הוא אפס, אז האובייקט אינו מאיץ ונמצא במצב שאנו מכנים שיווי משקל.
כאשר אובייקט נמצא בשיווי משקל, אז שני דברים יכולים להיות אמיתיים: או שהאובייקט אינו נע כלל, או שהאובייקט נע במהירות קבועה. הנוסחה לשיווי משקל מוצגת להלן:
דוגמאות
הבה נבחן מצב היפותטי בחלל. אתה עושה מסלול שטח ומתקן משהו במעבורת שלך. בזמן שהוא עובד על הנושא עם מפתח ברגים הוא מתעצבן ומשליך את מפתח הברגים, מה קורה?
ברגע שהמפתח עוזב את היד היא תמשיך לנוע באותה המהירות שהיא נתנה כששחררת אותה. זו דוגמה למצב אפס כוח נטו. המפתח ינוע באותה המהירות ולא יואץ בחלל.
אם תזרוק את אותו המפתח על כדור הארץ, המפתח ייפול ארצה ובסופו של דבר ייפסק. מדוע זה הפסיק? יש כוח נטו הפועל על המפתח, וגורם לו להאט ולעצור.
בדוגמה אחרת, נניח שאתה נמצא על משטח קרח. קח פאק הוקי והחלק אותו על פני הקרח.
בסופו של דבר פאק ההוקי יואט ויפסיק, אפילו על קרח חלק וחלקלק. זוהי דוגמא נוספת למצב עם כוח נטו לא-זרוע.
הפניות
- כיתת הפיזיקה,. (2016). החוק השני של ניוטון. 11-2-2017, מאת physicsclassroom.com אתר: physicsclassroom.com.
- Cárdenas, R. (2014). מהו כוח נטו? - הגדרה, גודל ומשוואות. 11-2-2017, מתוך http://study.com אתר: study.com.
- IAC Publishing, LLC. (2017). מהו כוח נטו? 11-2-2017, מאתר Reference.com: reference.com.
- כוח נטו. (nd) המילון הלא מבוטל של וובסטר. (1913). הוחזר ב -11 בפברואר 2017 מ- thefreedictionary.com.
- פירסון, א '(2008). כוח ותנועה פרק 5. כוח ותנועה. 2-11-2017, מאת פירסון חינוך בע"מ אתר: physics.gsu.edu.