القانون الثاني لنيوتن

قانون نيوتن الثاني: إذا كان قانون نيوتن الأول ينطبق على الأجسام التي محصلة القوى عليها صفر فإن قانون نيوتن الثاني ينطبق على الأجسام التي محصلة القوى عليها لا تساوي صفر أي هناك قوى خارجية.

أشرح نشاطاً يوضح العلاقة بين تعجيل الجسم ومقدار القوة المؤثرة فيه بثبوت الكتلة.

أدوات النشاط: قبان حلزوني - قرص معدني - سطح أفقي أملس.

خطوات النشاط:

نثبت أحد طريق القبان بحافة القرص ونمسك طرفه الآخر بيدك.

1. أسحب القرص بقوة أفقية مقدارها null نجد أن القرص يتحرك على السطح الأفقي بتعجيل (a) شكل (a).
2. أسحب القرص بقوة أفقية أكبر تساوي (null) نجد أن القرص يتحرك على السطح الأفقي بتعجيل (za) شكل (b) أي يتضاعف التعجيل عند مضاعفة صافي القوة.
3. أسحب القرص بقوة أفقية أصغر null نجد أن القرص يتحرك على السطح بتعجيل 1/2a شكل (c).

الاستنتاج: إن تعجيل الجسم يتناسب طردياً مع صافي القوة محصلة القوى المؤثرة في الجسم ويتجه التعجيل دائماً باتجاه صافي القوى (بثبوت كتلة الجسم) null.

اشرح نشاطاً يوضح العلاقة بين تعجيل الجسم وكتلة الجسم بثبوت القوة.

أدوات النشاط: قبان حلزوني - مكعبين من الثلج - سطح أفقي أملس.

خطوات النشاط:

1. ضع مكعب الثلج كتلته m₁ على السطح الأفقي الأملس.
2. ثبت أحد طرفي القبان بالمكعب وامسك طرفه الآخر بيدك.
3. أسحب المكعب الأول بقوا أفقية مقدارها تجد أن المكعب يتحرك بتعجيل معين null شكل (a).
4. ضع مكعب ثاني من الثلج كتلته m₂ وهو ضعف كتلة المكعب الأول، على السطح الأفقي.
5. أسحب المكعب الثاني والذي كتلته (m₂ = 2m₁) بالقوة الأفقية نفسها المسلطة على المكعب الأول، null شكل (b) نجد أن المكعب سيتحرك بتعجيل null يساوي نصف null: null.
6. ضع المكعب: m₁ فوق المكعب m₂ أسحب المجموعة بالقوة نفسها تجد أن التعجيل: null.

الاستنتاج: إن تعجيل الجسم يتناسب عكسياً مع كتلته بثبوت له صافي القوة المؤثرة: null.

من العلاقتين نستنتج أن: null حيث أن: null وnull صافي مقدار القوة المؤثرة.

كتلة الجسم: m = 1 Kg والتعجيل يكون: null.

وبالتالي: null.

وهي الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الثاني.

صافي القوة الذي مقداره نيوتن واحد هو تلك القوة (F = 1N) التي تعطي كتلة قدرها كغم واحد (1Kg = m) التي تعطي كتلة قدرها كضم واحد تعجيل قدرة متر واحد في الثانية لكل ثانية (null).

الوزن والكتلة:

إن وزن الجسم هي قوة جذب الأرض لها ورمزها (w)، يعطى بالعلاقة:

null.

null.

Y ومن قانون نيوتن الثاني null فإن null للأجسام الساقطة سقوطاً حراً حيث وتأخذ الإشارة السالبة.

قانون الجذب العام:

كل كتلتين في الكون تجذب أحدهما الآخر بقوة تتناسب طردياً مع حاصل ضرب الكتلتين وعكسياً مع مربع البعد بين مركز الكتلتين:

null.

null: صافي القوة وهي قوة الجاذبية الأرضية.

G: ثابت الجنب العام مقداره: null.

null الكتلة الأولى.

null الكتلة الثانية.

null: مربع البعد بين مركزي الكتلتين.

ملاحظة:

• مقدار الجاذبية الأرضية يتغير بتغير بعد الجسم عن مركز الأرض ويتناسب معها طردياً، أي تزداد الجاذبية كلما اقتربنا من مركز الأرض.
• لا تتغير كتلة الجسم مهما كان موقعها سواء على سطح الأرض أو سطح القمر ولكن الذي يتغير هو وزنها أي قوة جذب الكوكب أو القمر لها.

فكر أيهما أكبر وزناً؛ جسم عند خط الاستواء أم عند القطبين؟

وزن الجسم عند القطبين أكبر لأن قوة جذب الأرض عند القطبين أكبر حيث بعد الجسم عن مركز الأرض يكون أقل مما هو عليه عند خط الاستواء.

أفرض أنك تمتلك قطعة من الذهب وزنها 1N وأنت على سطح الأرض ويمتلك رائد الفضاء أيضاً قطعة من الذهب وزنها 1N وهو على سطح أيهما يمتلك ذهباً أكبر كتلة:

• (القمر) W=W (الأرض).
• (القمر) mg=mg (الأرض).
• mg=null.
• (الأرض) m=6m (القمر).

كتلة الذهب على القمر أكبر من كتلة الذهب على الأرض.