В результате проведенных экспериментов и был сформулирован второй закон Ньютона. Второй закон Ньютона говорит о том, что тело будет двигаться с ускорением, если на него действует сила.

Формулировка закона

Ускорение, приобретаемое телом под действием силы, прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела:

К этому необходимо добавить еще то, что под силой в данном случае понимается равнодействующая всех сил. То есть векторная сумма всех сил, действующих на тело.

Как искать равнодействующую сил

Ускорение, приобретаемое телом под действием силы, прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела.

Как быть, если на тело действует несколько сил? В подобных ситуациях необходимо определить равнодействующую (результирующую) силу.

Равнодействующая сила (результирующая) – это сила, результат действия которой эквивалентен суммарному действию всех сил, приложенных к телу (рис. 6).

Рис. 6. Равнодействующая сила

В 9 классе мы будем рассматривать только те ситуации, когда все силы приложены к одной точке тела. Эту точку называют центром тяжести или центром масс тела. Силы не всегда взаимно увеличивают друг друга, то есть равнодействующая сила не всегда равна алгебраической сумме всех сил, действующих на тело. На стоящего человека действует две силы: сила тяжести и сила упругости со стороны пола. Однако у стоящего человека скорость равна 0, ускорения нет, а значит, и равнодействующая сила равна 0.

Бывают ситуации, когда силы друг другу помогают. Представьте, что вы зимой катаетесь на санках. Один друг тянет вас за веревку, а второй толкает вас сзади (рис. 7). В этом случае силы складываются.

Рис. 7. Равнодействующая сила для первого случая

Теперь представьте, что один друг по-прежнему тянет санки за веревку, а другой не хочет отдавать сани и тянет в противоположную сторону (рис. 8). В этом случае силы вычитаются. Равнодействующая сила может быть равна 0 (если оба друга тянут сани с одинаковой силой).

Рис. 8. Равнодействующая сила для второго случая

Рассмотрим тело, находящееся на наклонной плоскости (рис. 9). Оно удерживается за счет силы трения.

Рис. 9. Тело на наклонной плоскости

На тело также действует сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила реакции опоры, направленная перпендикулярно к наклонной плоскости. Если тело находится в положении равновесия, то векторная сумма всех сил равна 0:

Ускорение тела в этом случае также равно 0.

Эта ситуация хорошо описана у Крылова в его знаменитой басне про лебедя, рака и щуку. Когда они тянули воз в разные стороны, но в результате он не сдвинулся с места. Равнодействующая всех сил была равна нулю. Воз и ныне там.

Второй закон Ньютона в НСО. Центробежная сила

Законы Ньютона выполняются в инерциальных системах отсчета. Как же быть в случае неинерциальных систем отсчета?

Договорились считать, что в НСО, помимо обычных сил, ответственных за появление у тела ускорения, присутствуют силы инерции (они связаны с тем, что НСО движется относительно ИСО ускоренно). Тогда второй закон Ньютона в НСО имеет вид:

Где – абсолютное ускорение ИСО, – сила инерции.

Поскольку силы инерции вводятся фиктивно, то для них не действует третий закон Ньютона.

Примером силы инерции является центробежная сила. Представьте себе, что вас вдавливает в кресло при повороте автомобиля. С вашей точки зрения, на вас действует центробежная сила. А с точки зрения наблюдателя на земле, вы продолжаете двигаться по инерции, в то время как кресло стремится повернуть (рис. 10).

Рис. 10. Центробежная сила при повороте автомобиля