Legea a doua a lui Newton este legea diferențiată a mișcării mecanice. care descriu dependența accelerației corpului de forța rezultată aplicată corpului și masa corpului. Una dintre cele trei legi ale lui Newton.
Obiectul, care este discutat în a doua lege a lui Newton, este un punct material. care posedă o proprietate inerentă - inerția [1]. a căror valoare se caracterizează prin masă. În mecanica clasică (newtoniană) materiale punct de masă presupuse a fi constante în timp și independent de orice caracteristici ale mișcării și interacțiunea cu alte organisme [2] [3] [4] [5].
a doua lege a lui Newton în statele sale cele mai comune formulare: în sistemele de accelerare inerțiale achiziționate punct material, apelantul este direct proporțională cu puterea sa, aceasta coincide cu direcția și invers proporțională cu masa punctului material.
În formularea de mai sus, a doua lege a lui Newton este valabilă doar pentru viteze. mult mai mică decât viteza luminii. și în cadre de referință inerțiale.
Modificarea mișcării mișcării este proporțională cu forța motrice aplicată și are loc în direcția liniei drepte de-a lungul căreia această forță acționează.
În cadrele inerțiale de referință, accelerația dobândită de un punct material, direct proporțională cu forța care o provoacă, coincide cu ea în direcție și invers cu masa punctului material.
În cadrele inerțiale de referință, derivatul impulsului unui punct material în raport cu timpul este egal cu forța care acționează asupra lui [7].
Cu această formulă, ca și înainte, se presupune că masa unui punct material este neschimbată în timp [8] [9] [10].
Uneori, în cadrul mecanicii clasice, s-au făcut încercări de a extinde domeniul de aplicare al ecuației d p → d t = F → >>> = >> la cazul corpurilor de masă variabilă. Cu toate acestea, cu o astfel de interpretare largă a ecuației a trebuit să modifice semnificativ definițiile primite anterior și modifica sensul acestor concepte de bază ca punct material, impulsul și forța [11] [12].Cu o alegere independentă a unităților de masă, forță și accelerare, expresia pentru a doua lege trebuie să fie scrisă în formă
unde k este un coeficient de proporționalitate a cărui valoare este determinată de alegerea unităților de măsură [13] [14] [15] [16].
Aplicabilitatea diferitelor formulări
Evaluând semnificația celei de-a doua legi a lui Newton, A. Einstein a scris:
Legea diferențială este singura formă de explicație cauzală care poate satisface pe deplin fizicianul modern. O înțelegere clară a legii diferențiale este una dintre cele mai mari realizări intelectuale ale Newton ... Dar ia în considerare acum fenomenul de timp infinitezimal (t. E. La legea diferențială) a permis Newton pentru a da o formulare, care este potrivit pentru a descrie orice mișcare ... Deci, Newton a venit ... la stabilirea celebrelor legi de mișcare :
Vector de accelerare × Greutate = Vector de forță. Aceasta este temelia tuturor mecanicii și, probabil, a tuturor fizicii teoretice.
- Einstein A. Colecția de lucrări științifice. - M. Nauka, 1967. - T. 4. - p. 82, 92. - 599 p. - 31 700 de exemplare.
În absența unui efect asupra corpului de la alte corpuri (F → = 0> = 0>), a doua lege Newton implică faptul că accelerația corpului este zero. De aici poate părea că prima lege a lui Newton intră în al doilea, ca și caz particular. Cu toate acestea, nu este așa, deoarece prima lege în esență postulează existența cadrelor de referință inerțiale. În consecință, prima lege a lui Newton este formulată independent de a doua [19].
Legea a doua a lui Newton este satisfăcută numai în cadrele inerțiale de referință [20] [21]. Cu toate acestea, adăugând forțelor din forțele inerțiale ale celorlalte corpuri. pentru a descrie mișcarea în cadre non-inerțiale de referință, putem folosi ecuația celei de-a doua legi a lui Newton [22]. Luând în considerare forțele de inerție la ecuația cadru de referință non-inerțială a doua lege a lui Newton este realizată în aceeași formă ca și pentru sistemul inerțial: masa ori corpul accelerației sale în raport cu un cadru non-inerțial de referință este egală cu mărimea și direcția rezultantei tuturor forțelor, inclusiv forțele de inerție aplicate la corp [23] [24].
Legea a doua a lui Newton este aplicabilă în anumite condiții și la mișcarea pachetului de valuri în mecanica cuantică. Dacă energia potențială a unui val de pachete este modificări neglijabile în constatarea pachetului, valoarea timpului derivat al pachetului mediu de impuls este egală cu forța, înțeleasă ca gradientul potențialului energetic, luat cu semnul invers (Ehrenfest teorema).
Legea modificată a lui Newton este utilizată și în descrierea mișcării electronilor din rețeaua cristalină. În acest caz, interacțiunea unui electron cu un câmp electromagnetic periodic al rețelei cristaline este luată în considerare prin introducerea noțiunii de masă efectivă.
Teorema privind variația pulsului generalizat generează și include atât cazurile speciale ale teoremei dinamicii newtoniene privind modificarea momentului și modificarea momentului unghiular [25].