牛顿第二定律的进一步讨论

(整期优先)网络出版时间:2021-09-01
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牛顿第二定律的进一步讨论

钱茂莎

四川省贸易学校 625000


物体受几个力作用的情况 当物体受到几个力的作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,其像其他力不存在一样,这个性质叫做力的独立使用原理。因此物体受到几个力的作用,就产生几个加速度,物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。

612f1c21df49c_html_32cdb19392b73caa.gif 如图1所示,设物体受到两个力F1F2的作用,它们独立地产生两个加速度a1a2,物体实际的加速度a就是按照平行四边形法则求出的这两个加速度的矢量和:a=a1+a2.如果再按照平行四边形法则求出力F1F2的合力∑F,就可以看出加速度a 的方向是跟合力∑F的方向相同的。因为a1=612f1c21df49c_html_532f0b54d0080770.gif , a2=612f1c21df49c_html_8d002cb32e3861ea.gif ,所以a=612f1c21df49c_html_7ed2d0b15e6780ee.gif =612f1c21df49c_html_40dced55a4f6026b.gif .可见加速度跟合外力成正比,跟物体的质量成反比。上述结论显然可以推广到物体受到两个以上的力的情况。








总结以上结论,可以把牛顿第二定律进一步表述如下:

物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。

牛顿第二定律的公式可以写成

F=ma,

式中∑F表示外力的合力。

一个放在平面上的物体,质量是2.0千克,在水平方向受到4.4牛顿的拉力,物体跟平面的滑动摩擦力是2.2牛顿。求物体的加速度。

解:首先要分析物体的受力情况。物体受到四个力的作用(图2):水平拉力F1,滑动摩擦力f,物体的重量G,水平的支持力N,重力G 和支持力N大小相等、方向相反,合力为零,因此可以不考虑它们。水平方向外力的合力的大小∑F=F1-f。把∑F代入公式∑F=ma,中就可以求出a,

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答:加速度是1.1米/612f1c21df49c_html_f8b9a2fee10b7b12.gif .加速度为正值,表示它的方向跟拉力的方向相同。

根据牛顿第二定律,可以解释物体在什么条件下做直线运动,在什么条件下做曲线运动。

从第二定律知道,加速度的方向跟合外力的方向是相同的。如果物体所受的合外力的方向总跟物体速度的方向在同一直线上,加速度的方向也就总跟速度的方向在同一直线上。这时加速度只改变速度的大小,不改变速度的方向,也就不改变运动的方向,物体就做变速直线运动。

在变速直线运动中,如果物体所受的合外力的大小不改变,那么,加速度的大小就保持恒定,物体就做匀变速直线运动。在匀变速直线运动中,合外力的方向跟速度方向一致,物体的速度不断增加,物体就做匀加速直线运动。自由落体运动就是匀加速直线运动。同样,在匀变速直线运动中,如果合外力的方向跟速度方向相反,物体的速度不断减小,物体就做匀减速直线运动。竖直上抛物体在上升阶段就是做匀减速直线运动。

如果物体所受的合外力的方向和速度的方向不在同一条直线上,而是成一角度,那么,一般来说,这个力就不但改变速度的大小,而且改变速度的方向,这时运动方向改变了,物体就做曲线运动。平抛运动和斜抛运动,是物体在重力作用下的运动。由于重力的方向与速度的方向不在同一直线上,所以物体做曲线运动。