Newtons anden lov

Newtons første lov siger at et legeme i hvile vil forblive i hvile og et legeme med en konstant hastighed vil fortsætte med denne hastighed indtil det påvirkes af en nettokraft. Eller du kan sige, et objekt med konstant hastighed vil fortsætte med konstant hastighed indtil det påvirkes af en nettokraft. For så inkluderes den situation, hvor et objekt ligger stille jo også. Husk du kan have en situation, hvor den konstante hastighed er nul. Med Newtons første lov ved vi altså, at en konstant hastighed, der kan være nul, der vil forblive konstant med mindre den påvirkes af en nettokraft. Spørgsmålet er så, hvordan påvirker en nettokraft den konstante hastighed? Eller hvordan påvirkes tilstanden af et objekt? Det fortæller Newtons anden lov (N2) os om. Det er måske den mest kendte. De er jo alle temmelig kendte og jeg vil ikke vælge en favorit. Men den giver os den berømte formel, kraft er lig med masse gange acceleration. Acceleration er en vektor størrelse. Kraft er en vektor størrelse. Loven fortæller os, når en kraft tilføres, så vil hastigheden ændres. Men hvor meget ændres hastigheden? Jeg har en mursten, og den svæver i rummet. Det er godt for os at lovene i universet, de klassiske love før Einstein, bruger forholdsvis enkel matematik. Lad mig tegne en nettokraft der virker på murstenen på denne side. Vi bruger nettokraft, da der kan være to kræfter der ophæver hinanden og har nul nettokraft, og så vil hastighed ikke ændres. Men hvis en nettokraft virker på den ene side af dette objekt, så vil der være en nettoacceleration i den samme retning. Og Newtons anden lov (N2) siger at denne acceleration er proportional med kraften, eller kraften er proportional med accelerationen. Proportionalitets konstanten altså, hvad du skal gange accelerationen med for at få kraften, eller hvad du skal dividere kraften med for at få accelerationen er objektets masse. Og du må ikke forveksle masse med vægt. Jeg vil lave en hel video om forskellen mellem masse og vægt. Masse er et mål for hvor meget stof, der er. Senere vil du lære, der er nogle ting som ikke normalt betragtes som stof, der har masse, men her på vores niveau af fysik vil vi blot sige, at masse er et mål for hvor meget stof der er. Vægt, derimod, er hvor meget dette stof bliver påvirket af tyngdekraften. Vægt er altså knyttet til kraft. Masse fortæller dig hvor meget stof, der er. Heldigt for os, denne formel er så enkel. Vi kunne have boet i et univers, hvor kraft er lig med masse i anden gange kvadratroden af acceleration, som ville have gjort denne matematik mere kompliceret. Men det er blot denne proportionalitetskonstant Det er sådan et enkelt udtryk. Lad os få lavet nogle udregninger med kraft, masse og acceleration. Jeg har en kraft. Enheden for kraft er passende kaldet newton. Jeg har en kraft på 10 newton. 1 newton svarer til 10 kg ⋅ meter per sekunder i anden. Det er godt at vide, at 1 newton er det samme som kg ⋅m per sekunder i anden fordi det er præcis hvad du får på denne side af formlen. Jeg har en kraft på 10 newton, der virker på en masse. Lad os sige, at massen er 2 kg. Jeg vil gerne udregne accelerationen. I denne video er disse vektor størrelser. Når jeg skriver et positivt tal, så betyder det at bevægelsen er mod højre. Og et negativt tal betyder mod venstre. Det er altså underforstået at jeg oplyser både størrelsen og retningen og mener mod højre når tallet er positivt. Så hvad er accelerationen? Vi siger, F er lig med m a. Vi har 10 på den venstre side. Jeg kan her skrive 10 newton eller jeg kan skrive 10 kg ⋅ m/s². som er lig med masse, som er 2 kg gange accelerationen. For at isolere accelerationen, dividerer du begge sider med 2 kg. Lad os dividere med 2 kg på venstre side. Lad os dividere med 2 kg på højre side. Og der reduceres. 10 divideret med 2 er 5. Du fjerner kg for oven og for neden. På venstre side har vi 5 m/s². Og det svarer til accelerationen. Hvad vil der ske hvis kraften fordobles? Så vil jeg have 20 newton. Lad mig lave udregningen. Jeg vil have 20 kg⋅m/s² er lig med 2 kg gange accelerationen. Dividerer begge sider med 2 kg og vi har? Reducering. 20 divideret med 2 er 10. Fjerne kg for oven og neden. Og vi har fundet accelerationen som er lig med 10 m/s². Når vi fordobler kraften ved at gå fra 10 newton til 20 newton, så fordobles accelerationen. Vi gik fra 5 m/s² til 10 m/s². De er altså proportionale, og massen er proportionalitetskonstanten. Hvad vil der ske hvis massen fordobles? Hvis vi fordobler massen og har de 20 newton, så skal vi ikke dividere med 2 kg, men med 4 kg. Så 20 divideret med 4 er 5 m/s². Når massen fordobles, så bliver accelerationen halvt så stor. Jo større masse, jo mere kraft skal bruges for at accelerere den. Eller en givet kraft, vil accelerere den mindre. da det er sværere at ændre den konstante hastighed.