Конспект урока: Второй закон Ньютона

Масса тела

Хорошо известно, что чем больше тело, тем сложнее изменить его скорость. Например, пустую тележку для товаров гораздо легче разогнать или затормозить, чем до верха заполненную (рис. 1). В первом случае к меньшей массе m₁ мы прикладываем меньшую силу ${\overrightarrow{F}}_1$, а во втором, − к большей массе m₂, большую силу ${\overrightarrow{F}}_2$.

Физики говорят, что:

Рис. 1. Соотношение сил и масс при одинаковом ускорении

Если массы тел одинаковы m₁ = m₂, то чтобы сообщить им равное ускорение $\overrightarrow{a}$, нужны равные силы ${\overrightarrow{F}}_1={\overrightarrow{F}}_2$.

Опыт также показывает, что если масса тела в два раза больше, то чтобы придать ему такое же ускорение, как телу единичной массы, приходится прикладывать в два раза большую силу. То есть сила прямо пропорциональна массе:

$F~m$.

На основании этих результатов можно определить величину силы через другие параметры движения. Единицу силы назвали Ньютон (пишется как Н) в честь английского физика Исаака Ньютона. В системе СИ она является производной от массы, расстояния и времени.

Такое определение силы позволяет не только ее измерять, но и рассчитывать. Например, если требуется сообщить ускорение 1 м/с² телу массой 5 кг, то потребуется уже сила 5 Н.
 

Теперь перейдем к тому, как можно рассчитать массу тела.

Плотность вещества

Измерения показывают, что тела одинаковых объемов V, состоящих из разных веществ, имеют различную массу m. Так 1 м³ воды имеет массу 1000 кг, лед в том же объеме имеет массу 900 кг, а железо 7800 кг. Чтобы учитывать это различие веществ, придумали физическую величину «плотность».

Греческая буква $\rho$, которой обозначается плотность, читается как (ро). Из определения плотности следует, что в системе СИ она выражается в кг/м³.
 

Плотности некоторых распространенных веществ приведены в таблице 1.
 

Таблица 1. Плотности некоторых веществ

Итоги

• Масса - физическая величина, количественно характеризующая инертность тела;
• В системе СИ силу измеряют в Ньютонах (Н);
• Под действием силы 1 Н первоначально покоящееся в ИСО точечное тело массой 1 кг получает ускорение, равное по модулю 1 м/с²;
• Отношение массы m тела в его объему V называют плотностью $\rho$ материала (вещества), из которого состоит это тело $\rho =\frac{m}{V}$;
• В системе СИ плотность измеряют в кг/м³.