מה זה החוק השני של ניוטון

מה הנוסחה באמת אומרת

מסה גדולה מתנגדת יותר לשינוי מהירות — צריך כוח גדול יותר לאותה תאוצה. כוח כפול על אותה מסה נותן תאוצה כפולה. אם דוחפים ארגז והוא לא זז, השקול אפס: החיכוך מאזן את הדחיפה, לא שהחוק נשבר.

ΣF הוא סכום וקטורי. כוחות הפוכים מחסירים. על מישור אופקי בלי חיכוך, כוח אופקי יחיד הוא השקול. עם חיכוך השקול הוא F−f. אנכית בדרך כלל N−mg או שוויון במנוחה.

דוגמה: ארגז 4 ק״ג, כוח 12 ניוטון, בלי חיכוך

1. תרשים

   רק כוח אופקי 12N, משקל ונורמל מתבטלים אנכית.

2. שקול

   ΣF=12N אופקית.

3. תאוצה

   a=12/4=3 מטר לשנייה בריבוע בכיוון הכוח.

4. בדיקת יחידות

   N=kg·m/s², לכן 12/4 באמת תאוצה.

עם חיכוך ועל מדרון

אותו ארגז, חיכוך 4N נגד התנועה. שקול 8N, a=2 מטר לשנייה בריבוע. אם החיכוך 12N והדחיפה 12N, a=0 — תנועה במהירות קבועה או מנוחה, לפי מה שהיה בהתחלה. זה החוק הראשון כמקרה פרטי.

במדרון רכיב המשקל במורד mg sinθ. נורמל mg cosθ. חיכוך μN. השקול במורד קובע תאוצה. בלי לפרק לרכיבים מקבלים כיוון לא נכון.

משקל מול מסה

מסה היא כמות חומר, לא משתנה על הירח. משקל הוא כוח: W=mg. על כדור הארץ g≈10 או 9.8 מטר לשנייה בריבוע. מאזניים בחדרי כושר מכוילים למשקל אבל מציגים קילוגרם — פיזיקלית זה בלבול שכדאי להכיר ולא להעתיק לפתרון.

מעליות: נורמל משתנה. בעלייה מאיצה n−mg=ma, הנורמל גדול מהמשקל — מרגישים כבדים. בנפילה חופשית n=0.

טעויות נפוצות

• להציב F=ma בלי תרשים, ולשכוח כוח.
• לערבב מסה ומשקל: לחלק בניוטון במקום בקילוגרם.
• לחבר כוחות כסקלרים כשהם לא על אותו ישר.
• לחשוב שאם יש מהירות יש חובה כוח בכיוון המהירות — לא, רק אם יש תאוצה.
• יחידות: קמ״ש בלי המרה למטר לשנייה.

קשר לחוק ראשון ושלישי

הראשון: אם שקול אפס, מהירות קבועה (כולל אפס). השני: השקול קובע תאוצה. השלישי: כוחות באים בזוגות על גופים שונים — לכן לא מבטלים זה את זה על אותו תרשים של גוף אחד.

תרגול: תמיד גוף אחד, כל החצים עליו, צירים, רכיבים, אז ΣF=ma לכל ציר.