Was ist Newtons zweites Gesetz der Bewegung?

Es erklärt Kraft, je nachdem, wie es passiert ist

Isaac Newtons Gesetze der Bewegung wurden zuerst in seiner Principia Mathematica Philosophiae Naturalis 1687 festgehalten. Das erste Gesetz besagt, dass ein Objekt in Ruhe bleiben oder mit einer konstanten Geschwindigkeit zu bewegen, wenn es durch eine externe Kraft beaufschlagt ist. Die dritte ist die bekannte (wenn leicht missverstanden) Idee, dass jede Aktion (Kraft) eine gleiche hat aber entgegengesetzte Reaktion – wenn man auf eine Tür drückt, die Tür gegen Sie zurückdrängen wird.

Der zweite Hauptsatz ist derjenige, der Ihnen sagt, wie zur Berechnung des Wertes einer Kraft. Kraft (gemessen in Newton) ist eine der fundamentalen physikalischen Eigenschaften eines Systems und kommt in vielen Formen. Sie empfinden es als einen Stoß oder (eine mechanische Kraft), zu ziehen, während es den Wert Ihres Gewichts (die Gravitationskraft der Erde auf dich ziehen) und kann man in der Abstoßung oder Anziehung von Magneten oder elektrisch aufgeladen (elektromagnetische Kraft). Eine Kraft möglicherweise das Ergebnis einer beliebigen Anzahl von grundlegenden physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Bits der Materie aber Newtons zweite Gesetz ermöglicht es Ihnen, herauszufinden, wie eine Kraft, wenn es vorhanden ist die Bewegung eines Objekts beeinflussen.

In der abgebildeten Form vor, heißt es, dass die Kraft (F) die Rate der Änderung der Dynamik (p) in Bezug auf Zeit (t) entspricht. Das kleine "d" s sind differenzierte Notation, eine andere Newtons Erfindung in unzähligen physikalischen Gleichungen angezeigt wird und, dass können Sie mathematisch Vorhersagen wie etwas wie ein anderer Verwandten Parameter verändern wird ist inkrementell verändert – in diesem Fall Zeit.

Dynamik ist die Masse (Kilogramm) eines Objekts seine Geschwindigkeit (Meter pro Sekunde) multipliziert. In den meisten Fällen die Masse etwas ändert sich nicht wie es sich bewegt, so dass die Gleichung auf Masse (m) vereinfacht werden kann die Rate der Änderung der Geschwindigkeit, die wir, wie Beschleunigung (a wissen) multipliziert. Das gibt uns die vertrautere Lehrbuch Schulversion des zweiten Hauptsatzes: F = Ma.

Wie der Rest der Newtonschen Physik der zweite Hauptsatz der Bewegung für eine erstaunliche Palette von alltäglichen Situationen hält und ist ein Arbeitstier in moderner Wissenschaft und Technik. Wie Luft- und Ströme bewegen oder ob ein Flugzeug zu fliegen, sind alle Anwendungen von Newtons zweites Gesetz der Weise bewegt fast alles geklappt mit seinen Gesetzen der Bewegung – wie viel Kraft es dauern wird, um einen Zug zu beschleunigen, ob eine Kanonenkugel sein Ziel erreichen wird. Er verwendet auch die Gesetze der Bewegung, kombiniert mit seinem universellen Gesetz der Gravitation, um zu erklären, warum Planeten bewegen sich die Art und Weise sie es tun.

Gewicht ist eine Kraft, gleich ein Objekt Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung durch die Erde (gleichbedeutend mit 10 Metern pro Sekunde pro Sekunde) in Richtung des Zentrums des Planeten verursacht. Der Grund, warum Sie nicht durch den Boden fallen wird natürlich durch drittes Gesetz des Newtons der Bewegung, erklärt die besagt, dass die Oberfläche der Erde gegen Ihre Füße mit einer Kraft gleich aber gegenüber Ihr Gewicht drängt.

Eine modifizierte Version des zweiten Hauptsatzes gilt, wenn die Masse eines Objekts ändert, wie eine Rakete, die Kraftstoff verbrennt und wird heller, wenn es durch die Atmosphäre aufsteigt.

Wir alle wissen das zweite Gesetz in der Praxis, wenn nicht sogar in der Mathematik. Du musst mehr Kraft (und somit mehr Energie) um eine schwere Flügel als auf einen kleinen Hocker schieben über den Boden bewegen üben. Wenn Sie ein schnell bewegendes Cricketball fangen, wissen Sie, dass es weniger weh tut, wenn Sie Ihren Arm wieder bewegen, wie Sie fangen – indem man die bewegliche Kugel mehr Zeit, um Ihre Hand zu verlangsamen hat weniger Gegenkraft auf den ball ausüben.

Das Cricket-Ball-Beispiel zeigt, dass Kräfte nicht nur eine Größe, aber die Handlung in eine bestimmte Richtung haben. Kräften gehören zu einer Kategorie der physikalischen Eigenschaften, die Dynamik und Geschwindigkeit, bekannt als Vektoren enthält. Dieser Kontrast mit skalare, die eine Größe, aber keine Richtung, z. B. Temperatur oder Masse haben.

F in Newtons zweites Gesetz bezieht sich auf die Nettokraft, die auf ein Objekt. Arbeiten heraus, was passiert auf ein Objekt, das mehrere einwirkenden hat, erfordert daher, Sie die Richtungen und Größen der einzelnen Kraft zu berücksichtigen. Zwei Kräfte hätte die gleiche Größe, aber wenn sie einander direkt gegenüber gerichtet sind, bricht sie auf Null.

Ein Spiel der Tug of war ist ein guter Weg, um darüber nachzudenken. Wenn zwei Teams in entgegengesetzte Richtungen ziehen, wird die Bewegung des Seils (wie berechnet durch Newtons zweites Gesetz) durch die Nettokraft auf dem Seil bestimmt. Die Größe der die Nettokraft ist der Unterschied in den Größen von die Kräfte der beiden Teams. Die Richtung der die Nettokraft werden in Richtung des Team härter zieht.

Um Atome und sogar kleinere Dinge zu beschreiben, verwenden Physiker Versionen von Kraft und Dynamik in den Gleichungen, die quantenmechanische Beschreibung der Zeit als auch Raum enthalten. Bei diesem Maßstab sind die mathematischen Nebenprodukte entstehen, wenn Elementarteilchen der Materie, wie Elektronen und Quarks, Austausch von Teilchen wie Photonen, Gluonen oder W oder Z Partikel, die "tragen" Kräfte und sind gemeinsam bekannt als Bosonen zu messen.

Newtons zweite Gesetz funktioniert als eine Möglichkeit zur Beschreibung der Bewegung von allem in einem Quantum mechanische System, solange die Partikel nicht in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Wenn ein Objekt in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegt, gelangen wir in das Reich der speziellen Relativitätstheorie, die uns, die die Masse eines Körpers steigen werden sagt, da es schneller bewegt. Sie müssen dies berücksichtigen bei der Berechnung der Kräfte bei diesen Geschwindigkeiten.

In der Tat die meisten der klassischen Physik Newtons in extremen Situationen geändert werden muss – das zweite Gesetz ist nicht korrekt, wenn immense Gravitationskräfte vorhanden, um ein schwarzes Loch oder im Zusammenhang mit der riesigen Massen der ganze Galaxien zum Beispiel sind, wo allgemeine Relativitätstheorie übernimmt als der beste Weg, um die Bewegung innerhalb eines Systems zu beschreiben.