III.3. Principiul II al dinamicii (fundamental al dinamicii).

O proprietate generală a corpurilor din natură este interacțiunea, adică acțiunea reciprocă dintre două corpuri.

Interacțiunea corpurilor se măsoară prin mărimea fizică vectorială, numită forță.

Efectele interacțiunii corpurilor sunt fie dinamice (se schimbă vectorul viteză), fie statice (corpurile se deformează).

Principiul II al dinamicii (fundamental al dinamicii):

„O forță F care acționează asupra unui corp de masă m, îi imprimă acestuia o accelerație a (variația vitezei), care are direcția și sensul forței și al cărei modul este proporțional cu modulul forței și invers proporțional cu masa corpului.“

Ecuația vectorială este:

🔦 Observații importante:

• Forța la care se referă acest principiu este forța rezultantă (R) ce acționează asupra unui corp diferită de zero, caz în care corpul se va mișca cu o accelerație a, ce are direcția și sensul forței. Astfel, dacă asupra unui corp acționează simultan mai multe forțe, fiecare îi imprimă propria accelerație, independent de exercitarea celorlalte, accelerația rezultantă fiind suma vectorială a accelerațiilor individuale (principiul independenței acțiunii forțelor).

• Unitatea de măsură în SI pentru forță este newtonul.

• În cazul mișcării rectilinii variate putem scrie principiul II al dinamicii:

F_m este forța medie, adică forța constantă care produce aceeași accelerație medie sau aceeași variație de viteză în intervalul de timp Δt.

Aplicând principiul fundamental al mecanicii clasice pentru deplasarea unui corp sub acțiunea greutății, se obține relația dintre greutate, masă și accelerația gravitațională:

🔓 Probleme rezolvate

1. Determină pentru următorul corp ce fel de mișcare are:

Rezolvare:

Deoarece pe direcția orizontală, Ox:

Deoarece pe direcția verticală, Oy:

Conform principiului II al dinamicii corpul este în mișcare rectilinie accelerată, deoarece forța rezultantă R_x va imprima corpului o accelerație care are aceeași orientare cu forța, adică pe direcția Ox, spre dreapta, în sensul mișcării.

2. Un corp este ridicat prin intermediul unui fir inextensibil, tensiunea în fir fiind de 3 ori mai mare decât greutatea corpului. Cu ce accelerație este tras corpul ?

Rezolvare:

Scriem datele problemei:
T = 3 ∙ G
a = ?

Desenăm forțele ce acționează asupra firului și calculăm forța rezultantă:

Deoarece tensiunea în fir este mai mare decât greutatea corpului, asupra acestuia va acționa o forță rezultantă, R:
R = T – G = 3 ∙ G – G = 2 ∙ G

Conform principiului II al dinamicii, dacă asupra unui corp acționează o forță, atunci corpul se va mișca cu o accelerație cu aceeași direcție și sens cu forța rezultantă:
F = m ∙ a
R = m ∙ a
2 ∙ G = m ∙ a
2 ∙ m ∙ g = m ∙ a
a = 2 ∙ g = 2 ∙ 10 m/s² = 20 m/s²