5.6: Newtons Zweites Gesetz

Das zweite Gesetz von Newton ist eng mit seinem ersten Trägheitsgesetz verbunden. Es gibt mathematisch die Ursache-Wirkung-Beziehung zwischen Kraft und Bewegungsänderung an. Newtons zweites Gesetz ist quantitativ und wird umfangreich verwendet, um zu berechnen, was in Situationen mit einer Kraft passiert. Alle äußeren Kräfte, die auf ein System wirken, addieren sich, um eine resultierende Kraft Fnet zu erzeugen. Eine größere resultierende äußere Kraft erzeugt eine größere Beschleunigung. Diese Beschleunigung ist direkt proportional zur resultierenden äußeren Kraft und hat die gleiche Richtung wie diese.

Darüber hinaus scheint es auch vernünftig zu sein, dass die Beschleunigung umgekehrt proportional zur Masse eines Systems ist. Mit anderen Worten: je größer die Masse (die Trägheit), desto geringer die Beschleunigung, die durch eine gegebene Kraft erzeugt wird. Experimente haben gezeigt, dass die Beschleunigung genau umgekehrt proportional zur Masse ist, genau wie sie direkt proportional zur resultierenden äußeren Kraft ist. Es wurde festgestellt, dass die Beschleunigung eines Objekts nur von der resultierenden äußeren Kraft und der Masse des Objekts abhängt. Durch die Kombination der beiden Proportionalitäten ergibt sich das zweite Gesetz von Newton, das besagt: Die Beschleunigung eines Systems ist direkt proportional zur resultierenden äußeren Kraft und hat die gleiche Richtung wie diese und ist umgekehrt proportional zur Masse des Systems.

Das zweite Gesetz beschreibt, wie ein Körper mechanisch auf seine Umgebung reagiert. Der Einfluss der Umgebung ist die resultierende Kraft, die Reaktion des Körpers ist die Beschleunigung und die Stärke der Reaktion ist umgekehrt proportional zur Masse.

Newton hat auch sein zweites Gesetz in Bezug auf Impuls formuliert: Die momentane Änderungsrate des Impulses eines Körpers ist gleich der auf den Körper wirkenden resultierenden Kraft.

Dieser Text ist angepasst von Openstax, University Physics Volume 1, Abschnitt 5.3: Newtons Zweites Gesetz.

Stellen Sie sich eine Dame vor, die einen Gepäckwagen schiebt, während sie sich bewegt. Die von ihr ausgeübte äußere Kraft beschleunigt den Wagen in Richtung der ausgeübten Kraft.

Wenn sie mit einer größeren Kraft schiebt, bewegt sich der Wagen schneller. Um den Wagen anzuhalten, muss sie eine äußere Kraft in die entgegengesetzte Richtung ihrer Bewegung ausüben.

Legt sie mehr Gepäck auf den Wagen, bewirkt die gleiche Kraft eine geringere Beschleunigung in Richtung der Netto-Außenkraft.

Wenn wir diese zusammensetzen, erhalten wir Newtons zweites Bewegungsgesetz, das besagt, dass ein Objekt proportional und in Richtung der äußeren Nettokraft und umgekehrt zu seiner Masse beschleunigt.

Oder die äußere Nettokraft, die auf ein Objekt wirkt, ist das Produkt aus seiner Masse und seiner Beschleunigung. Alle beschleunigenden Objekte folgen dem zweiten Newtonschen Gesetz.