Калькулятор второго закона Ньютона

Решите F = ma относительно силы, массы или ускорения и сразу получите результат расчёта.

Калькулятор силы, массы и ускорения
Выберите неизвестную величину и введите две остальные в единицах СИ.

О втором законе Ньютона

Второй закон Ньютона связывает равнодействующую силу, массу и ускорение кратким уравнением: F равно m, умноженному на a. Ускорение объекта прямо пропорционально равнодействующей внешних сил и обратно пропорционально массе. Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей. Эта связь лежит в основе классической динамики и используется для предсказания движения транспорта, механизмов, конструкций, в спорте, лабораторных экспериментах и множестве повседневных ситуаций. В СИ сила измеряется в ньютонах. Один ньютон — сила, необходимая для изменения скорости массы в один килограмм на один метр в секунду каждую секунду. Масса измеряется в килограммах и характеризует инертность, то есть сопротивление ускорению. Ускорение измеряется в метрах в секунду в квадрате и показывает быстроту изменения скорости. Если известны две величины, уравнение можно преобразовать: сила равна массе, умноженной на ускорение; масса равна силе, делённой на ускорение; ускорение равно силе, делённой на массу. Сила в этом законе — равнодействующая, а не обязательно отдельный толчок или тяга. Сначала следует сложить все внешние силы с учётом знаков и направлений. Двигатель автомобиля создаёт тягу вперёд, а сопротивление воздуха и качению действует назад; ускоряет автомобиль лишь их разность. Так же у лежащего на столе объекта сила тяжести вниз и нормальная реакция вверх уравновешиваются, давая нулевое вертикальное ускорение. Нулевая равнодействующая не требует нулевой скорости: она означает постоянную скорость. Калькулятор использует числа со знаком, поэтому отрицательная сила может обозначать направление, противоположное выбранной положительной оси, и давать отрицательное ускорение. Масса должна оставаться положительной. Модель предполагает постоянную массу и инерциальную систему отсчёта. Системы переменной массы, например ракеты, требуют анализа импульса, а скорости, близкие к световой, — релятивистской механики. Для вращающихся твёрдых тел также нужен угловой аналог с моментом силы и моментом инерции. Однако для обычного поступательного движения при повседневных скоростях второй закон Ньютона даёт ясную и высокоточную связь между причиной и движением. Всегда используйте согласованные единицы СИ или преобразуйте значения до расчёта.

Примеры второго закона Ньютона

Известные значенияНеизвестное значениеПрименение
m = 12 kg, a = 3.5 m/s²F = 42 NСила, необходимая для нагруженной тележки.
F = 100 N, m = 20 kga = 5 m/s²Ускорение по известной равнодействующей.
F = 60 N, a = 4 m/s²m = 15 kgИнертная масса, определённая по движению.

Как пользоваться калькулятором F = ma

  1. Выберите силу, массу или ускорение как искомую величину.
  2. Введите две известные величины в указанных единицах СИ.
  3. Убедитесь, что масса положительна, а любой делитель не равен нулю.
  4. Нажмите «Рассчитать», чтобы решить преобразованное уравнение второго закона.

Вопросы о втором законе Ньютона

Какую силу следует вводить?

Введите равнодействующую внешних сил вдоль рассматриваемой оси. Сложите силы положительного направления и вычтите силы противоположного.

Может ли ускорение быть отрицательным?

Да. Отрицательное ускорение означает, что его вектор направлен противоположно направлению, выбранному положительным.

Чем масса отличается от веса?

Масса характеризует инертность и измеряется в килограммах, а вес связан с действием гравитации и измеряется в ньютонах. Вблизи Земли вес в отсутствие дополнительного ускорения равен массе, умноженной на ускорение свободного падения.

Означает ли нулевая сила остановку объекта?

Нет. Нулевая равнодействующая означает нулевое ускорение, поэтому движущийся объект сохраняет постоянную скорость, если не действует другая сила.

Можно ли использовать фунты?

Калькулятор ожидает килограммы, ньютоны и метры в секунду в квадрате. Перед вводом переведите фунты массы или фунты силы в соответствующую величину СИ.