Cześć! Przygotowujesz się do egzaminu z Zasad Dynamiki Newtona? Super! Ten przewodnik pomoże Ci zrozumieć i rozwiązywać zadania.
Pierwsza Zasada Dynamiki Newtona
Pierwsza zasada, zwana też zasadą bezwładności, mówi o tym, co dzieje się, gdy na ciało nie działają żadne siły.
Kluczowe punkty:
Ciało pozostaje w spoczynku, albo porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Brak sił = brak zmiany prędkości. Proste, prawda?
Układ inercjalny: To taki układ odniesienia, w którym ta zasada obowiązuje.
Przykładowe zadanie:
Wyobraź sobie, że w kosmosie leci statek. Daleko od planet i gwiazd. Silniki wyłączone. Co się stanie?
Odpowiedź: Statek będzie leciał dalej, z tą samą prędkością i w tym samym kierunku. Proste!
Druga Zasada Dynamiki Newtona
Teraz przechodzimy do działania sił. Druga zasada to podstawa dynamiki.
Kluczowe punkty:
F = ma. To najważniejszy wzór. Siła równa się masa razy przyspieszenie.
Przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do siły. Im większa siła, tym większe przyspieszenie.
Przyspieszenie jest odwrotnie proporcjonalne do masy. Im większa masa, tym mniejsze przyspieszenie.
Kierunek przyspieszenia jest zgodny z kierunkiem siły. Siła pcha, ciało przyspiesza w tę samą stronę.
Przykładowe zadanie:
Na ciało o masie 2 kg działa siła 10 N. Jakie jest przyspieszenie ciała?
Rozwiązanie: a = F/m = 10 N / 2 kg = 5 m/s².
Trochę trudniejsze zadanie:
Skrzynia o masie 5 kg leży na podłodze. Pchasz ją z siłą 20 N. Współczynnik tarcia kinetycznego wynosi 0.2. Jakie jest przyspieszenie skrzyni?
Rozwiązanie:
1. Oblicz siłę tarcia: T = μmg = 0.2 * 5 kg * 9.81 m/s² ≈ 9.81 N.
2. Oblicz siłę wypadkową: Fwyp = 20 N - 9.81 N ≈ 10.19 N.
3. Oblicz przyspieszenie: a = Fwyp/m ≈ 10.19 N / 5 kg ≈ 2.04 m/s².
Trzecia Zasada Dynamiki Newtona
Trzecia zasada mówi o wzajemnym oddziaływaniu ciał.
Kluczowe punkty:
Akcja równa się reakcji. Jeśli ciało A działa na ciało B siłą F, to ciało B działa na ciało A siłą -F.
Siły akcji i reakcji działają na RÓŻNE ciała. To bardzo ważne!
Siły akcji i reakcji mają ten sam kierunek i wartość, ale przeciwne zwroty.
Przykładowe zadanie:
Stoisz na deskorolce i odpychasz ścianę. Co się dzieje?
Odpowiedź: Ty działasz na ścianę (akcja), ściana działa na Ciebie (reakcja). Dzięki temu odjeżdżasz na deskorolce.
Trochę bardziej podchwytliwe zadanie:
Książka leży na stole. Siła ciężkości działa na książkę. Czy siła reakcji na siłę ciężkości działa na książkę?
Odpowiedź: Nie! Siła reakcji na siłę ciężkości, czyli siła z jaką książka przyciąga Ziemię, działa na Ziemię. Siła reakcji stołu, czyli siła sprężystości, działa na książkę.
Typowe zadania i wskazówki
Zadania z dynamiki Newtona często wymagają:
Rysunku: Narysuj sytuację, zaznacz siły.
Rozkładu sił na składowe: Jeśli siła działa pod kątem, rozłóż ją na składowe x i y.
Zapisania równań dla każdej osi: Zastosuj F = ma dla osi x i dla osi y.
Rozwiązania układu równań: Znajdź niewiadome, np. przyspieszenie, siłę tarcia.
Przykładowe typy zadań:
Ruch po równi pochyłej: Rozłóż siłę ciężkości na składowe równoległą i prostopadłą do równi.
Ruch z uwzględnieniem tarcia: Pamiętaj o obliczeniu siły tarcia (T = μN).
Układ ciał połączonych linką: Przyspieszenie ciał jest takie samo, siła napięcia linki jest taka sama (zaniedbując masę linki).
Ruch po okręgu: Siła dośrodkowa (Fd = mv²/r) powoduje zmianę kierunku prędkości.
Podsumowanie
Pierwsza zasada: Bez sił - stała prędkość.
Druga zasada: F = ma. Siła powoduje przyspieszenie.
Trzecia zasada: Akcja równa się reakcji. Działają na różne ciała.
Pamiętaj o rysunkach, rozkładzie sił i rozwiązywaniu równań!
Powodzenia na egzaminie! Dasz radę!
