Physik ist eine der interessantesten und wichtigsten Wissenschaften, die die Naturgesetze studieren. Und eines der grundlegendsten Gesetze der Physik ist Newtons zweites Gesetz, das erklärt, wie Kraft die Bewegung des Körpers beeinflusst. Wenn sich der Körper jedoch um einen Kreis bewegt, erhält das zweite Newtonsche Gesetz einige Besonderheiten, die Sie beachten müssen.
Newtons zweites Gesetz besagt, dass die Summe aller Kräfte, die auf den Körper wirken, dem Produkt des Körpergewichts entspricht, um es zu beschleunigen. Das Gesetz wird wie folgt formuliert: F = m * a, wobei F die Kraft ist, m die Körpermasse ist und a die Beschleunigung ist, die der Körper durch die Wirkung dieser Kraft erhält. Wenn Sie sich jedoch in einem Kreis bewegen, ist diese Beschleunigung nicht konstant.
Wenn sich ein Körper in einem Kreis bewegt, ändert sich seine Geschwindigkeit ständig, da sich die Bewegungsrichtung ändert. Daher wird das Konzept der zentripetalen Beschleunigung verwendet, um die Bewegung des Körpers um den Umfang zu beschreiben. Die zentripetale Beschleunigung ist eine Beschleunigung, die in Richtung der Mitte eines Kreises gerichtet ist und von der Geschwindigkeit und dem Radius des Kreises abhängt, entlang dem sich der Körper bewegt.
Sie können die Formel a = v^2 / r verwenden, um die zentripetale Beschleunigung zu berechnen, wobei v die Geschwindigkeit des Körpers und r der Radius des Kreises ist. Die Kraft, die diese Beschleunigung bewirkt, wird Zentripetalkraft genannt. Die normale Kraft, die beim Bewegen des Kreises auf den Körper wirkt, ist in Richtung der Mitte des Kreises gerichtet und entspricht der Größe der zentripetalen Kraft.
Beispiele, die die Arbeit des zweiten Newtonschen Gesetzes veranschaulichen, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt:
1. Automobilrad: wenn Sie das Auto drehen, beginnt sich das Rad in einem Kreis zu bewegen. Aufgrund der zentripetalen Kraft, die auf das Rad wirkt, bleibt es auf der Straße und kommt nicht von einer bestimmten Flugbahn ab.
2. Karussell: Wenn sich das Karussell dreht, spüren die Kinder, die sich darauf befinden, eine zentripetale Beschleunigung, die auf die Mitte des Karussells gerichtet ist. Dank der zentripetalen Kraft fallen sie nicht vom Karussell ab und bleiben an seiner Oberfläche befestigt.
3. Planeten um die Sonne: Planeten umkreisen dank zentripetaler Kraft ihre Umlaufbahnen um die Sonne. Diese Kraft hält die Planeten in ihren Umlaufbahnen und verhindert, dass sie mit anderen Planeten oder der Sonne kollidieren.
Das zweite Newtonsche Gesetz gilt daher nicht nur für die geradlinige Bewegung, sondern auch für die Bewegung des Körpers um den Umfang. Dabei müssen die zentripetale Beschleunigung und die zentripetale Kraft berücksichtigt werden, die durch die Geschwindigkeit und den Radius des Kreises bestimmt werden.
Die Grundlagen des zweiten Newtonschen Gesetzes, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt
Wenn sich der Körper in einem Kreis bewegt, stellt sich die Frage: Welches Newtonsche Gesetz sollte in diesem Fall angewendet werden? Die Antwort ist einfach - Newtons zweites Gesetz wird ähnlich angewendet, jedoch mit einigen Modifikationen.
Anstatt den Körper in Bewegungsrichtung zu beschleunigen, wird eine zentripetale Beschleunigung (a) verwendetca). Die zentripetale Beschleunigung charakterisiert die Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers in einer Richtung, die senkrecht zum Radius eines Kreises verläuft.
Die modifizierte Formel des zweiten Newtonschen Gesetzes für einen Körper, der sich um einen Kreis bewegt, sieht folgendermaßen aus: F = maca. Das heißt, die auf den Körper aufgebrachte Kraft entspricht dem Produkt des Körpergewichts für eine zentripetale Beschleunigung.
Ein Beispiel für die Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt, kann die Drehung eines Balls an einem Strang in einem Kreis sein. In diesem Fall ist die Fadenspannkraft die Zentripetalkraft, und die Beschleunigung des Balls ist nach innen des Kreises gerichtet.
Definition des zweiten Newtonschen Gesetzes
- F - kraft, die auf den Körper wirkt (in Newton);
- m - körpergewicht (in Kilogramm);
- a - beschleunigung des Körpers (in Metern pro Sekunde im Quadrat).
Die auf den Körper angewendete Kraft bewirkt daher, dass sie sich beschleunigt, proportional zur Kraft und umgekehrt proportional zur Masse. Kraft und Beschleunigung haben die gleichen Richtungen.
Beispiele für die Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt
Newtons zweites Gesetz, auch bekannt als das Gesetz der Dynamik, definiert die Beziehung von Kraft, Masse und Körperbeschleunigung. Wenn sich ein Körper in einem Kreis bewegt, wird die auf ihn wirkende Kraft als Zentripetalkraft bezeichnet.
Betrachten wir einige Beispiele für die Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt.
- Auto-Rad: Wenn ein Auto auf der Straße fährt, fahren die Räder im Kreisverkehr. Damit sich das Rad in einem Kreis bewegen kann, ist es notwendig, dass die auf das Rad wirkende Zentripetalkraft multipliziert mit der Masse des Rades seiner Beschleunigung entspricht.
- Attraktion "Zentrifugalkraft": Bei dieser Attraktion sitzen die Besucher auf einer rotierenden Scheibe. Wenn sich die Scheibe zu drehen beginnt, wirkt eine zentripetale Kraft auf die Besucher, die vom Drehzentrum aus gerichtet ist. Je größer die Masse des Besuchers ist, desto größer ist die Kraft. Nach Newtons zweitem Gesetz ist die Beschleunigung eines Besuchers direkt proportional zur Kraft, die durch seine Masse geteilt wird.
- Licht am Rand einer sich drehenden Kugel: Stellen Sie sich eine rotierende Kugel vor, auf deren Oberfläche eine Glühbirne platziert ist. Wenn sich der Ball dreht, damit das Licht am Rand des Balls sichtbar ist, ist es notwendig, dass die auf das Licht wirkende Zentripetalkraft die Schwerkraft überwindet. Newtons zweites Gesetz erlaubt es, die notwendige Beschleunigung einer Glühbirne dafür zu bestimmen.
Dies sind nur einige Beispiele für die Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes, wenn sich ein Körper um einen Kreis bewegt. Die Gleichung des zweiten Newtonschen Gesetzes ermöglicht es Ihnen, Kraft, Beschleunigung oder Masse unter verschiedenen Bedingungen und Situationen zu berechnen.
