Newtoni teine seadus on füüsika fundamentaalne seadus, mis seob objekti massi, kiirenduse ja sellele rakendatava jõu. See kalkulaator võimaldab arvutada jõudu, kui on teada mass ja kiirendus, ning on oluline tööriist nii õppe- kui ka inseneriteaduses.
Sisesta väärtused ja vali, millist suurust soovid arvutada (F, m või a). Valem: F = m × a.
Teoreetiline taust
Newtoni teine seadus kirjeldab, kuidas jõud mõjutab objekti liikumist. See ütleb, et rakendatav jõud on võrdeline objekti massi ja põhjustatud kiirenduse korrutisega.
Oluline märkus: Sissejuhatuses oli ekslik viide Ohmi seadusele, mis puudutab elektrit. Õige seadus on Newtoni II seadus (mehaanika valdkonnas).
Seadus kehtib inertsiaalsetes taustsüsteemides ning on aluseks paljudele dünaamika arvutustele.
Matemaatilised valemid
Newtoni teise seaduse valem:
F = m × a
Kus:
- F – jõud (Newtonites, N)
- m – mass (kilogrammides, kg)
- a – kiirendus (m/s²)
Ühikute tabel
Järgmine tabel selgitab, milliseid mõõtühikuid kasutatakse jõu arvutamisel.
| Suurus | Mõõtühik | Lühend |
|---|---|---|
| Jõud | Newton | N |
| Mass | Kilogramm | kg |
| Kiirendus | Meeter sekundis ruudus | m/s² |
Valemite visuaalne kokkuvõte
Allolev tabel võrdleb Newtoni II seaduse kasutusviise eri olukordades:
| Stsenaarium | Valem | Rakendus |
|---|---|---|
| Objekt kiireneb | F = m × a | Liikumise algatamine (nt auto käivitamine) |
| Objekt aeglustub | F = m × (−a) | Pidurdamine või takistus |
| Objekt liigub konstantselt | F = 0 | Kiirenduse puudumisel |
Praktilised näited
Alljärgnevad näited näitavad, kuidas Newtoni teist seadust igapäevaelus rakendada.
- Näide 1:
Mass: 10 kg
Kiirendus: 2 m/s²
Jõud: F = 10 × 2 = 20 N - Näide 2:
Mass: 5 kg
Kiirendus: 3 m/s²
Jõud: F = 5 × 3 = 15 N - Näide 3 (vastassuunaline jõud):
Kui kiirendus on negatiivne (pidurdamine), näiteks −4 m/s²:
Mass: 8 kg
Jõud: F = 8 × (−4) = −32 N (vastupidine liikumissuunale)
Seos teiste füüsikaseadustega
Newtoni teine seadus töötab koos teiste mehaanika põhimõistetega. Näiteks:
- Newtoni esimene seadus: Kui jõud puudub, keha liigub ühtlaselt edasi või püsib paigal (inerts).
- Töö ja energia: Kui objektile rakendatakse jõudu ja see liigub, tehakse tööd:
W = F × d.
Korduma kippuvad küsimused (KKK)
Kuidas mõjutab mass jõu suurust?
Suurem mass tähendab suuremat jõudu, kui kiirendus jääb samaks. Näiteks kui mass kahekordistub, suureneb ka jõud kaks korda.
Kas seadus kehtib ka mittekonstantse kiirenduse korral?
Jah, seadus kehtib igal ajahetkel – ka siis, kui kiirendus muutub. Sellisel juhul kasutatakse kiirenduse hetkväärtust ja võib osutuda vajalikuks diferentsiaalvõrrandite rakendamine.
Rakendusvaldkonnad
Newtoni teine seadus on aluseks järgmistes valdkondades:
- Inseneriteadus: Masinate ja konstruktsioonide jõuanalüüs.
- Autotehnika: Kiirendus- ja pidurdusjõudude arvutused.
- Sporditeadus: Mängijate kiirenduste ja löögijõudude mõõtmine.
- Füüsikakatsetused: Kehade dünaamika uurimine laboris.
Lisamaterjalid ja soovitused
- Füüsika õpikud: Raamatud ja veebilehed, mis selgitavad Newtoni seadusi ja nende rakendusi.
- Eksperimentaalsed näited: Videod ja interaktiivsed simulatsioonid, mis aitavad mõista jõu ja kiirenduse seoseid.
- Simulatsioonitööriistad: PhET simulatsioonid, GeoGebra dünaamika simulatsioonid.
Kokkuvõte
Newtoni teine seadus kalkulaator annab lihtsa ja kiire võimaluse arvutada jõudu, toetades nii teaduslikke katseid, insenerilahendusi kui ka õpilaste arusaamist liikumise ja jõu seostest. See on üks füüsika alustalasid – selle mõistmine avab ukse mehaanika, tehnoloogia ja looduse sügavamale mõistmisele.