แรงสุทธิถูกกำหนดให้เป็นผลรวมของกองกำลังทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุ ตัวอย่าง? เมื่อคุณเตะลูกฟุตบอลลูกบอลจะออกและเคลื่อนที่ไปในอากาศ ขณะนั้นมีแรงสุทธิกระทำกับลูกบอล เมื่อลูกบอลเริ่มกลับสู่พื้นและหยุดในที่สุดก็มีแรงสุทธิกระทำต่อลูกบอลเช่นกัน
กฎข้อที่สองของนิวตันกล่าวว่า "เมื่อแรงสุทธิกระทำต่อวัตถุวัตถุนั้นจะต้องเร่งความเร็วนั่นคือความเร็วของมันจะเปลี่ยนจากวินาทีเป็นวินาที" เมื่อคุณเตะลูกฟุตบอลเป็นครั้งแรกลูกบอลจะเร่งความเร็วและเมื่อลูกฟุตบอลเริ่มเบรกจนหยุดลูกฟุตบอลก็จะเร่งความเร็วเช่นกัน
อาจมีหลายแรงกระทำต่อวัตถุและเมื่อรวมแรงทั้งหมดเข้าด้วยกันผลลัพธ์ที่ได้คือสิ่งที่เราเรียกว่าแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุ
ถ้าแรงสุทธิเพิ่มเป็นศูนย์แสดงว่าวัตถุไม่เร่งความเร็วดังนั้นจึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ หากเพิ่มแรงสุทธิให้กับค่าที่ไม่ใช่ศูนย์แสดงว่าวัตถุกำลังเร่งความเร็ว
โดยธรรมชาติแล้วกองกำลังทั้งหมดจะต่อต้านพลังอื่น ๆ เช่นแรงเสียดทานหรือแรงดึงดูดของฝ่ายตรงข้าม กองกำลังจะสร้างความเร่งได้ก็ต่อเมื่อมีมากกว่ากองกำลังฝ่ายตรงข้ามทั้งหมด
ถ้าแรงผลักวัตถุ แต่มีแรงเสียดทานคู่กันวัตถุจะไม่เร่งความเร็ว ในทำนองเดียวกันถ้าแรงผลักกับแรงโน้มถ่วง แต่น้อยกว่าแรงโน้มถ่วงที่มีต่อวัตถุก็จะไม่เร่งความเร็ว
ตัวอย่างเช่นถ้าแรงกด 15 นิวตันบนวัตถุถูกต่อต้านด้วยแรงเสียดทาน 10 นิวตันวัตถุจะเร่งความเร็วราวกับว่ามันถูกผลักด้วยแรงสุทธิ 5 นิวตันที่ไม่มีแรงเสียดทาน
กฎข้อที่สองของนิวตัน
กฎการเคลื่อนที่ข้อแรกของนิวตันทำนายพฤติกรรมของวัตถุที่แรงที่มีอยู่ทั้งหมดสมดุลกัน
กฎข้อแรก (บางครั้งเรียกว่ากฎแห่งความเฉื่อย) ระบุว่าถ้าแรงที่กระทำต่อวัตถุมีความสมดุลความเร่งของวัตถุนั้นจะเป็น 0 m / s / s วัตถุที่อยู่ในสภาวะสมดุล (สภาวะที่กองกำลังทั้งหมดสมดุล) จะไม่เร่งความเร็ว
จากข้อมูลของนิวตันวัตถุจะเร่งความเร็วก็ต่อเมื่อมีแรงสุทธิหรือแรงที่ไม่สมดุลกระทำกับมัน การปรากฏตัวของแรงที่ไม่สมดุลจะเร่งให้วัตถุเปลี่ยนความเร็วทิศทางหรือความเร็วและทิศทางของวัตถุ
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน
กฎนี้หมายถึงพฤติกรรมของวัตถุที่กองกำลังที่มีอยู่ทั้งหมดไม่สมดุลกัน กฎข้อที่สองระบุว่าการเร่งความเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับตัวแปร 2 ตัวคือแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุ
ความเร่งของวัตถุขึ้นอยู่กับแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุโดยตรงและผกผันกับมวลของวัตถุ เมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุเพิ่มขึ้นความเร่งของวัตถุจะเพิ่มขึ้น
เมื่อมวลของวัตถุเพิ่มขึ้นความเร่งของวัตถุจะลดลง กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันสามารถระบุอย่างเป็นทางการได้ดังนี้:
"ความเร่งของวัตถุที่เกิดจากแรงสุทธิเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของแรงสุทธิในทิศทางเดียวกับแรงสุทธิและแปรผกผันกับมวลของวัตถุ"
คำพูดนี้สามารถแสดงในรูปของสมการได้ดังนี้:
A = Fnet / ม
สมการข้างต้นมักจะถูกจัดเรียงใหม่เป็นรูปแบบที่คุ้นเคยมากขึ้นดังที่แสดงด้านล่าง แรงสุทธิเท่ากับผลคูณของมวลคูณด้วยความเร่ง
Fnet = m •ก
เน้นอยู่ที่แรงสุทธิเสมอ ความเร่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงสุทธิ แรงสุทธิเท่ากับมวลคูณความเร่ง
ความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงสุทธิคือความเร่งที่เกิดจากแรงสุทธิ มันเป็นแรงสุทธิที่เกี่ยวข้องกับความเร่งแรงสุทธิคือผลรวมเวกเตอร์ของแรงทั้งหมด
หากทราบแรงแต่ละกองที่กระทำต่อวัตถุก็สามารถกำหนดแรงสุทธิได้
ตามสมการข้างต้นหน่วยของแรงเท่ากับหน่วยมวลคูณด้วยหน่วยความเร่ง
โดยการแทนหน่วยเมตริกมาตรฐานสำหรับแรงมวลและความเร่งในสมการข้างต้นสามารถเขียนความเทียบเท่าหน่วยต่อไปนี้ได้
1 นิวตัน = 1 กิโลกรัม• m / s2
คำจำกัดความของหน่วยแรงเมตริกมาตรฐานแสดงโดยสมการข้างต้น หนึ่งนิวตันถูกกำหนดให้เป็นจำนวนแรงที่ต้องการเพื่อให้มวล 1 กิโลกรัมและความเร่ง 1 เมตร / วินาที / วินาที
ขนาดและสมการ
ตามกฎข้อที่สองของนิวตันเมื่อวัตถุถูกเร่งความเร็วจะต้องมีแรงสุทธิที่กระทำกับมัน ในทางกลับกันถ้าแรงสุทธิกระทำต่อวัตถุวัตถุนั้นจะเร่งความเร็ว
ขนาดของแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับมวลของวัตถุคูณด้วยความเร่งของวัตถุดังแสดงในสูตรต่อไปนี้:
แรงสุทธิคือแรงที่เหลือที่เกิดจากการเร่งความเร็วของวัตถุใด ๆ เมื่อแรงต่อต้านทั้งหมดถูกยกเลิก
กองกำลังของฝ่ายตรงข้ามลดผลของการเร่งความเร็วลดแรงสุทธิของความเร่งที่กระทำต่อวัตถุ
ถ้าแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์แสดงว่าวัตถุนั้นไม่เร่งความเร็วและอยู่ในสถานะที่เราเรียกว่าสมดุล
เมื่อวัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลแล้วจะมีสองสิ่งที่เป็นจริง: วัตถุไม่เคลื่อนที่เลยหรือวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ สูตรสำหรับดุลยภาพแสดงไว้ด้านล่าง:
ตัวอย่าง
ลองพิจารณาสถานการณ์สมมติในอวกาศ คุณกำลังทำทางเดินอวกาศและซ่อมบางอย่างบนรถรับส่งของคุณ ในขณะที่ใช้ประแจเขาโกรธและขว้างประแจออกไปจะเกิดอะไรขึ้น?
เมื่อกุญแจออกจากมือมันจะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วเดียวกับที่ให้ไว้เมื่อคุณปล่อยมือ นี่คือตัวอย่างของสถานการณ์แรงสุทธิเป็นศูนย์ กุญแจจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันและจะไม่เร่งความเร็วในอวกาศ
หากคุณโยนกุญแจเดียวกันบนโลกกุญแจจะตกลงพื้นและหยุดในที่สุด ทำไมมันถึงหยุด? มีแรงสุทธิกระทำกับแป้นทำให้ช้าลงและหยุด
ในอีกตัวอย่างหนึ่งสมมติว่าคุณอยู่บนลานน้ำแข็ง ใช้ลูกฮ็อกกี้แล้วเลื่อนไปบนน้ำแข็ง
ในที่สุดลูกฮ็อกกี้จะช้าลงและหยุดลงแม้บนน้ำแข็งที่ลื่นและลื่น นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของสถานการณ์ที่มีกำลังสุทธิที่ไม่ใช่ศูนย์
อ้างอิง
- ห้องเรียนฟิสิกส์. (2016) กฎข้อที่สองของนิวตัน 11-2-2017 จากเว็บไซต์ Physicsclassroom.com: physicalclassroom.com
- Cárdenas, R. (2014). Net Force คืออะไร? - ความหมายขนาดและสมการ 11-2-2017, จาก http://study.com Website: study.com.
- สำนักพิมพ์ IAC, LLC. (2017) แรงสุทธิคืออะไร. 11-2-2017 จากเว็บไซต์ Reference.com: reference.com.
- แรงสุทธิ (nd) พจนานุกรมฉบับย่อที่ปรับปรุงใหม่ของเว็บสเตอร์ (1913) สืบค้นเมื่อ 11 กุมภาพันธ์ 2017 จาก thefreedictionary.com.
- เพียร์สัน, A. (2008). แรงและการเคลื่อนที่บทที่ 5. แรงและการเคลื่อนที่. 2-11-2017 จากเว็บไซต์ Pearson Education Inc: phys.gsu.edu