Newtons andra lag

Newtons första lag säger att det krävs en kraft för att få till en ändring i fart eller riktning. Men hur mycket kraft behövs? Det kommer Newtons andra rörelselag hjälpa oss att reda ut. Vi jämför två olika alternativ. Michael och Philip puttar varsin skateboard.

Det är tyngre att putta igång något som har större massa, än något som har mindre massa. Det är också tyngre att bromsa in ett föremål med stor massa, än ett med liten. Både när du ökar farten, och när du bromsar in, förändrar du ett föremåls hastighet. Och inom fysiken kallar vi alla förändringar av hastighet för acceleration. Så, att bromsa in något är också att accelerera.

Vi börjar se ett mönster här: Ju större massa ett föremål har, desto mer kraft behövs för att accelerera det. Philips skateboard är dubbelt så tungt lastad som Michaels. Om Philip vill accelerera sin skateboard lika mycket som Michaels, måste han knuffa med dubbelt så stor kraft. Det gäller oavsett om de vill öka farten… ...eller minska den. Tre saker hänger alltså ihop: Acceleration, kraft, och massa.

Större kraft ger mer acceleration. Och ju större massa, desto mer kraft krävs för att accelerera. Vi kan skriva det så här: Accelerationen är lika med kraften genom massan. Titta på bråket till höger om likhetstecknet. Det finns två sätt att öka accelerationen: Antingen kan du öka kraften, eller så kan du minska massan.

Vi kan skriva det så här också, så vi får kraft ensamt i vänsterledet: Kraften är lika med massan gånger accelerationen F är lika med M gånger A Det här är Newtons andra rörelselag. Newtons andra rörelselag säger till oss, att om vi knuffar på något dubbelt så hårt så accelererar det dubbelt så mycket. Titta här: Kraften F verkar på massan M. Massan M förändrar sin hastighet med accelerationen A. Så vi dubblar kraften till två F.

Då accelererar massan med två A. Ju mer kraft, desto mer acceleration, så länge massan är densamma. Två F är lika med M gånger två A… Men nu då? Vi dubblar massan också, till två M. Newtons andra lag säger oss att vi måste knuffa dubbelt så hårt för att få ett objekt med dubbla massan att få samma acceleration.

Två F är lika med 2 M gånger A! Pausa gärna filmen, och kolla att du hänger med på båda de här exemplen. Newtons andra lag kompletterar den första lagen. Newtons första lag säger ju att det krävs en kraft för att få till en förändring i fart eller riktning Newtons andra lag säger att så länge en kraft verkar på en kropp så kommer den att fortsätta accelerera. Om vi tar bort friktionen, och luftmotståndet, blir det här enklare att visa.

Vi sätter Philip i rymden, med en ryggraket. Så länge raketen är igång, och ger kraft, ökar farten. När Philip stänger av raketen, och slutar tillföra ny kraft, så fortsätter han med samma fart och i samma riktning. Men så länge raketen är igång, och tillför ny kraft, fortsätter accelerationen. F är lika med M gånger A.