Kísérlet Newton II.törvényéhez

Newton I.törvényéből következik, hogyha egy testre nem hat erő, akkor az nem változtatja meg mozgásállapotát. Egy kiskocsi és a hozzá erősített csigán átvetett kötélen függő nehezékek segítségével kísérletileg megvizsgálhatjuk, hogyan változik egy test mozgásállapota, ha erő hat rá. Mivel a mozgásállapot megváltozása az időegységre eső sebességváltozással, a gyorsulással jellemezhető, ezért a testre ható erő okozta gyorsulást fogjuk számolni a már korábban megismert összefüggés alapján:

.

Látható, hogy a gyorsulásmérést idő és elmozdulás mérésére vezetjük vissza.

A test gyorsulását okozó erő mérése nem egyszerű. Ezért a gyorsító erőt nem mérjük pontosan, hanem úgy tekintjük, hogy az a gyorsulást létrehozó nehezékek számával egyenesen arányos.

Legjobb, ha a mérést légpárnás asztalon végezzük el, hogy a súrlódás fékező hatását ne kelljen figyelembe venni.

Mérési eredmények Newton II.törvényéhez

Mérési eredmények. A kiskocsihoz csigán átvetett kötéllel egy nehezéket erősítünk.

Grafikon a méréshez (Newton II.)

Grafikon a méréshez II. (Newton II.)

Nagyobb húzóerő esetén a gyorsulás is nagyobb. A két fizikai mennyiség között egyenes arányosság tapasztalható.

Newton II. törvénye

Newton II.törvénye

Egy test gyorsulása egyenesen arányos a testre ható erővel.

Egy puskagolyó, amelyet 300 m/s sebességgel belelőnek egy farönkbe, 4 cm mélyen hatol be. A lövedék tömege 3 g. Számítsuk ki a fa átlagos fékezőerejét!

A fa 4 cm hosszú úton állítja meg a lövedéket, azaz csökkenti a mozgási energiáját nullára. Mivel a fékezőerő a lövedék mozgásával ellentétes irányú, az átlagerő munkája a definíció alapján W=−F*s. A munkatétel szerint:

, azaz amelyből

A számadatokkal:

A fa átlagos fékezőereje tehát 3375 N volt.