Механические явления
Взаимодействие тел. Силы

Равнодействующая. Законы Ньютона

Пёрышкин «Физика 7», §29; «Физика 9», §10–12
1

Равнодействующая

Несколько сил можно заменить одной, действующей так же. Вдоль одной прямой они складываются с учётом направления.
Два случая3

Силы направлены в одну сторону — модули складываются, направление то же.

Силы направлены противоположно — из большего модуля вычитают меньший, направление совпадает с большей силой.

Если модули равны и направления противоположны, равнодействующая равна нулю: силы уравновешены.

2

Первый и второй законы Ньютона

Если равнодействующая равна нулю, тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. Если нет — тело получает ускорение.
a=Fm,F=maa = \dfrac{F}{m}, \qquad F = m aускорение направлено туда же, куда равнодействующая
Что отсюда следует3

Равномерное движение не требует силы. Сила нужна только для изменения скорости.

При одной и той же силе тело большей массы получает меньшее ускорение — снова та же инертность.

Ускорение всегда сонаправлено с равнодействующей, а не со скоростью. Поэтому при торможении они противоположны.

⚗
Опыт в Физлабе
Законы Ньютона
Меняй силу и массу и следи за ускорением.
Открыть опыт
3

Третий закон Ньютона

Тела действуют друг на друга с равными по модулю и противоположными по направлению силами.
Почему эти силы не уравновешиваются3

Они приложены к разным телам. Уравновешиваться могут только силы, приложенные к одному телу.

Лошадь тянет телегу, телега тянет лошадь с той же силой — но телега едет, потому что для неё считают её собственные силы, а не лошадиные.

Эти силы всегда одной природы: если одна гравитационная, то и вторая гравитационная.

Ловушка ОГЭ: «силы действия и противодействия уравновешивают друг друга» — неверно. Они приложены к разным телам и потому не складываются в равнодействующую.
Разобранные примеры
На тело массой 22 кг действуют две силы вдоль одной прямой: 1212 Н вправо и 44 Н влево. Найди ускорение.разбор
  1. Сначала равнодействующая: силы противоположны, вычитаем. F=12−4=8F = 12 - 4 = 8 Н, направлена вправо.
  2. Второй закон Ньютона: a=Fm=82=4a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{8}{2} = 4 м/с².
  3. Ускорение всегда направлено туда же, куда равнодействующая.
Ответ: 44 м/с²
Тело массой 33 кг движется с ускорением 22 м/с² вверх. Найди силу натяжения троса (g=10g = 10 Н/кг).разбор
  1. Записываем второй закон в проекциях на вертикальную ось, направив её вверх.
  2. На тело действуют натяжение TT вверх и сила тяжести mgmg вниз: T−mg=maT - mg = ma.
  3. T=m(g+a)=3⋅(10+2)=36T = m(g + a) = 3 \cdot (10 + 2) = 36 Н.
  4. Если бы тело опускалось с ускорением, было бы T=m(g−a)T = m(g - a). Знак задаёт направление оси.
Ответ: 3636 Н