牛頓第二定律在初高中物理中學(xué)習(xí),是在高一學(xué)的 。
高中牛頓第二定律是在掌握胡克定律、動(dòng)量、沖量等概念的基礎(chǔ)上,用比值法定義的。高中牛頓第二定律研究的是瞬時(shí)問題,即力和加速度是同時(shí)產(chǎn)生的,它們是因果關(guān)系,因由力,果有加速度。
牛頓第二定律的表達(dá)式可以寫成F=kma,其中k是比例系數(shù),與質(zhì)量有關(guān)。牛頓第二定律揭示了力、質(zhì)量、加速度之間的關(guān)系,是經(jīng)典力學(xué)基本定律之一。
例題:一個(gè)質(zhì)量為5kg的物體,在幾個(gè)力共同作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng),幾個(gè)力分別為3.4N、2.5N和5N,三力之間的夾角為75°,求物體的加速度大小和方向。
解答:
首先,我們可以將物體所受的這幾個(gè)力分解到沿著物體運(yùn)動(dòng)的方向和垂直于物體運(yùn)動(dòng)的方向。沿著物體運(yùn)動(dòng)的方向上的合力等于各個(gè)力在此時(shí)刻的合力之和。
根據(jù)力的平行四邊形法則,可以畫出這三個(gè)力的合成圖,并計(jì)算出合力的大小為:
F = √(3.4^2 + 2.5^2 + 5^2 - 2 × 3.4 × 2.5 cos75°) = 4.76N
根據(jù)牛頓第二定律,物體的加速度大小為:
a = F/m = 4.76/5 = 0.952m/s^2
方向與合力方向相同。
因此,當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí),可以根據(jù)牛頓第二定律求出物體的加速度大小和方向。