牛顿第二定律的拓展公式包括以下几种:
1. 动量:P = mv;动量变化:δP = m(v2 - v1)
2. 动量定理:FΔt = m(v2 - v1)或δP = FΔt,即力所产生的效果跟力作用时间的累积效应。动量定理揭示了力与物体动量变化之间的定量关系。
3. 动量守恒定律:系统不受外力或所受外力之和为零,系统的总动量保持不变。这一规律是牛顿运动定律在特定历史条件下的特殊表现。
4. 牛顿第三定律:作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上,力的性质相同,同时产生,同时消失。
5. 力的平行四边形法则:两个力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
以上就是一些牛顿第二定律的拓展公式,它们有助于更深入地理解和应用牛顿第二定律。
题目:质量为5kg的物体在水平地面上以某一速度向西运动,受到一个向西的恒定外力作用,经过5s时间,速度变为零,已知物体运动的加速度大小为2m/s^2,求这个外力的大小和作用时间。
解答:
1. 根据牛顿第二定律,物体受到的合外力为:F = ma = 5kg 2m/s^2 = 10N
2. 由于物体受到的合外力恒定不变,所以物体做匀变速运动。根据匀变速直线运动的规律,物体在5s内的位移等于平均速度乘以时间,即:
x = v0t + 1/2at^2
3. 已知物体的初速度为零,所以v0 = 0
4. 将加速度a和时间t代入公式x = v0t + 1/2at^2,得到物体的位移为:
x = 1/2at^2 = 1/2 2m/s^2 5s = 5m
5. 由于物体在水平地面上运动,所以合外力F与位移x的方向相同。因此,物体受到的外力大小为:F = fx / m = 10N 5m / 5kg = 10N
6. 由于物体受到的外力作用时间为5s,所以作用力的方向与加速度方向相同。