Definicja Siły

Siła jest wektorową wielkością fizyczną opisującą wzajemne oddziaływanie między ciałami. Siła może powodować przyspieszenie ciała, zmianę kierunku jego ruchu lub jego odkształcenie. Jej wartość zależy od masy ciała i przyspieszenia, jakie na nim wywołuje.

1. Pierwsza Zasada Newtona

Pierwsza zasada Newtona, znana również jako zasada bezwładności, mówi, że ciało pozostaje w stanie spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym, dopóki nie zostanie zmuszone do zmiany tego stanu przez działanie sił zewnętrznych.

Przykład: Piłka na stole pozostaje nieruchoma, dopóki nie zostanie popchnięta.

2. Druga Zasada Newtona

Druga zasada Newtona opisuje zależność między przyspieszeniem a siłą działającą na ciało. Mówi, że jeżeli siły działające na ciało się nie równoważą, ciało porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem proporcjonalnym do siły wypadkowej.

gdzie:

• \( \vec{F_w} \) – siła wypadkowa działająca na ciało,
• \( m \) – masa ciała,
• \( \vec{a} \) – przyspieszenie ciała.

Przykład: Jeśli na ciało o masie 2 kg działa siła 10 N, jego przyspieszenie wynosi \( a = \frac{F}{m} = \frac{10}{2} = 5 \, \text{m/s}^2 \).

3. Trzecia Zasada Newtona

Trzecia zasada Newtona mówi, że każdej akcji towarzyszy reakcja o tej samej wartości, lecz przeciwnym zwrocie. Oznacza to, że jeśli ciało A działa siłą na ciało B, to ciało B działa na ciało A siłą o tej samej wartości, ale w przeciwnym kierunku.

Siły te, nie równoważą się, ponieważ działają na inne ciała!

Przykład: Gdy osoba stoi na podłodze, wywiera na nią siłę skierowaną w dół, podczas gdy podłoga wywiera na osobę siłę skierowaną w górę.

4. Przykłady Zastosowań Zasad Dynamiki

1. Auto jadące ruchem jednostajnym

Gdy samochód porusza się z prędkością stałą, siła napędowa generowana przez silnik równoważy się z siłą oporu (np. oporem powietrza i tarciem), co oznacza, że siła wypadkowa wynosi zero. Dzięki temu samochód porusza się ruchem jednostajnym zgodnie z pierwszą zasadą Newtona.

2. Przyspieszający pociąg

Kiedy pociąg przyspiesza, siła napędowa przewyższa siły oporu, tworząc dodatnią siłę wypadkową. Zgodnie z drugą zasadą Newtona, pociąg osiąga przyspieszenie proporcjonalne do tej siły wypadkowej, które jest zależne od masy pociągu.

3. Odpychanie dwóch ciał na lodzie

Gdy dwie osoby stojące na lodzie odpychają się nawzajem, każda z nich wywiera siłę na drugą. Zgodnie z trzecią zasadą Newtona, osoba A wywiera siłę na osobę B, a osoba B wywiera równą, lecz przeciwnie skierowaną siłę na osobę A. Obydwie osoby zaczynają poruszać się w przeciwnych kierunkach.