Второй закон Ньютона – основной закон динамики. Этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета.
Инерциальная система отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: любое тело, на которое не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
Приступая к формулировке второго закона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины – масса тела m и сила F, а также способы их измерения. Первая из этих величин – масса – является количественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагирует на внешнее воздействие. Вторая – сила F – является количественной мерой действия одного тела на другое.
Второй закон Ньютона – это фундаментальный закон природы.
Он является обобщением опытных фактов, которые можно разделить на две категории:
1) Если на тела разной массы подействовать одинаковой силой, то ускорения, приобретаемые телами, оказываются обратно пропорциональны массам.
2) Если силами разной величины подействовать на одно и то же тело, то ускорения тела оказываются прямо пропорциональными приложенным силам.
Обобщая подобные наблюдения, Ньютон сформулировал основной закон динамики:
В Международной системе единиц (СИ) за единицу силы принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2. Эта единица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталон силы: 1Н = 1 (кг*м)/с2.
Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, F1, F2, F3), то под силой F в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил: F = F1 + F2 + F3.
Если равнодействующая сила F = 0, то тело будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Таким образом, формально второй закон Ньютона включает как частный случай первый закон Ньютона, однако первый закон Ньютона имеет более глубокое физическое содержание – он постулирует существование инерциальных систем отсчета.
Рассмотрим устройство с подвижным блоком. Пусть массы тел соответственно равны m1 и m2 кг.
Так как массой нитей и блоков можно пренебречь, то натяжение нитей одинаково во всех сечениях. Нить abcd, огибающая блоки, действует на тело m1 и на левую и правую стороны подвижного блока с одинаковой силой T1. Нить ce, соединяющая тело массой m2 с подвижным блоком, действует на них с одинаковыми по модулю силами T2 = T2’.
Так как массой нитей и блоков можно пренебречь, то натяжение нитей одинаково во всех сечениях. Нить abcd, огибающая блоки, дейс