Алгоритм преобразования формулы второго закона Ньютона в соответствии с данной физической ситуацией.

1. Записать формулу второго закона Ньютона и выяснить смысл каждой из входящих в нее величин.

2. Найти значения этих величин:

a) выбрать инерциальную систему отсчета;

b) определить массу рассматриваемой точки;

c) найти ее ускорение, для чего:

- определить траекторию точки, направление ее мгновенной скорости;

- найти оставляющие ускорения (показать на рисунке);

- найти графически результирующее ускорение (записать векторную форму для него);

d) найти равнодействующую всех сил, действующую на материальную точку; для этого:

- выяснить, с какими телами она взаимодействует;

- указать силы, действующие на нее;

- определить графически равнодействующую, записать (в векторной форме) ее формулу.

3. Подставить в общую формулу, величины, найденные в п.2,б,в и г.

4. Получив уравнение второго закона динамики в векторной форме, перейти от него к скалярным.

Например: на полу шахтной клети находится груз массой 100 кг. Определить силу, действующую на груз со стороны пола, если клеть поднимается вертикально с ускорением 0,3 .

1. Груз неподвижен относительно клети; клеть ускоренно движется относительно Земли; система отсчета, связанная с Землей, инерциальная.

2. Скорости рассматриваемых тел малы по сравнению со скоростью света.

3. Поскольку клеть и груз движутся поступательно, каждое из этих тел можно считать материальной точкой.

Вывод: в данной ситуации применимы законы Ньютона.

План решения.

A. Преобразование закона. Поскольку масса клети неизвестна, применим второй закон Ньютона только к грузу:

,

где — равнодействующая всех сил, действующих на груз, — его ускорение. Исследуем движение груза: его траектория — прямая (клеть поднимается вертикально вверх); векторы скорости и ускорение направлены вверх (рис. 5,б); на него действуют сила тяжести и сила упругости пола клети .

Равнодействующая этих сил должна совпадать по направлению с ускорением (рис. 5,в). поскольку равнодействующая равна , то . Уравнение движения груза будет иметь вид: ; это и есть конкретизирована форма второго закона Ньютона.