Калькулятор силы по второму закону Ньютона
Онлайн-калькулятор второго закона Ньютона: считает силу F, массу m или ускорение a. Поддерживает 6 единиц массы (кг, г, т, фунты), 5 единиц ускорения (м/с², g, формула расчета, см/с²) и 8 единиц силы (Н, кН, кгс, дин, фунт-сила и др.). Сравнивает результат с реальными силами и строит график зависимости.
Формула второго закона Ньютона
Калькулятор считает силу, массу или ускорение по второму закону Ньютона. Значения приводятся к СИ: масса к килограммам, ускорение к метрам в секунду за секунду, сила к ньютонам.
ΣF — равнодействующая сила вдоль выбранной оси, m — масса тела, a — ускорение.
Физически точная запись работает с равнодействующей силой вдоль выбранной оси.
F — сила, m — масса, a — ускорение для прямой задачи.
Прямая задача находит силу по известным массе и ускорению.
m — масса, F — сила, a — ненулевое ускорение.
Обратная задача находит массу по силе и ускорению. Ускорение не должно быть нулевым, а масса должна получиться положительной.
a — ускорение, F — сила, m — положительная масса.
Обратная задача находит ускорение по силе и массе. Масса должна быть больше нуля.
- Ньютон - сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с².
- Сила и ускорение имеют направление, поэтому знак относится к выбранной оси.
- Масса как физическая величина должна быть положительной.
- При нулевой равнодействующей тело движется равномерно или покоится.
Единицы силы и ускорения
Калькулятор переводит входные значения в СИ и затем показывает результат в выбранных единицах. Основная единица силы - ньютон. Для технических задач часто используют килоньютоны, килограмм-силу и фунт-силу.
N — ньютон, kg — килограмм массы, m/s² — метр в секунду в квадрате.
Определение ньютона через базовые единицы СИ.
g — стандартное ускорение свободного падения, м/с² — единица ускорения.
Единица g в поле ускорения означает ускорение свободного падения, а не граммы.
kgf — килограмм-сила, N — ньютон.
Килограмм-сила часто встречается в бытовой и инженерной речи.
lbf — фунт-сила, N — ньютон.
Фунт-сила используется в англо-американских задачах и спецификациях.
| Единица | Обозначение | В ньютонах | Где встречается |
|---|---|---|---|
| Ньютон | Н (N) | 1 | СИ, физика, инженерия |
| Килоньютон | кН (kN) | 1 000 | строительство, авиация |
| Меганьютон | МН (MN) | 1 000 000 | ракетостроение, тяжёлая техника |
| Килограмм-сила | кгс (kgf) | 9,80665 | бытовая техника, СНГ-инженерия |
| Дина | дин (dyn) | 0,00001 | СГС, лабораторная физика |
| Фунт-сила | lbf | 4,4482 | США, авиация, нефтегаз |
| Унция-сила | ozf | 0,2780 | точная механика, моторы |
Равнодействующая сила и знак
Во втором законе Ньютона сила означает равнодействующую: сумму всех сил, действующих на тело вдоль выбранной оси. Если есть тяга, трение, сопротивление воздуха и тяжесть, их сначала учитывают вместе, а затем используют итоговую силу или итоговое ускорение.
Если в обратном расчете силы и ускорения имеют разные направления, вычисленная масса стала бы отрицательной. Это не физический результат, поэтому нужно проверить знаки и выбранную ось.
Учебные примеры и порядки сил
Для учебных задач полезно отдельно проверять прямой расчет силы, обратный расчет массы и торможение с отрицательным ускорением.
| Сценарий | Масса | Ускорение | Сила |
|---|---|---|---|
| Поднять яблоко | 0,1 кг | около земного g | около 1 Н |
| Удержать ноутбук | 2 кг | около земного g | около 20 Н около 2 кгс |
| Лифт разгоняется (человек 70 кг) | 70 кг | 2 м/с² | 140 Н перегрузка |
| Авто разгон 0–100 за 9 с (1500 кг) | 1500 кг | около 3,1 м/с² | около 4 600 Н |
| Экстренное торможение авто | 1500 кг | −8 м/с² | −12 000 Н относительно выбранной оси |
| Удар клюшки по шайбе | 0,17 кг | около 50 м/с² | около 8,5 Н |
| Тяга турбины F-16 | — | — | 130 кН |
| Тяга двигателя Falcon 9 Merlin | — | — | 845 кН |
| Тяга РН Saturn V (старт) | — | — | 35 МН |
Когда модель не подходит
Расчет в таком виде применяется для тела постоянной массы в инерциальной системе отсчета и для движения вдоль одной выбранной оси.
Для веса и свободного падения удобнее отдельная задача с ускорением свободного падения. Для движения по окружности важна центростремительная сила, где ускорение связано со скоростью и радиусом.
Часто задаваемые вопросы
Источники и нормативная база
- Второй закон НьютонаWikipedia
- Newton's Second LawHyperPhysics
- University Physics Volume 1: Newton's Laws of MotionOpenStax
- SI Brochure: The International System of UnitsBIPM
Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.
Похожие инструменты
Калькулятор ускорения для разгона, торможения, задач по силе и массе, а также движения по окружности. Показывает среднее ускорение, путь и перегрузку в g.
Расчёт времени падения, скорости удара и кинетической энергии. Три режима: идеальное падение (вакуум), с сопротивлением воздуха (терминальная скорость) и бросок вверх. 11 планет, графики h(t) и v(t), сравнение вакуум vs воздух.
Рассчитайте центростремительную силу, ускорение и перегрузку при движении по окружности. Калькулятор находит силу, массу, скорость или радиус, принимает линейную скорость, период оборота или об/мин.
Рассчитайте силу тяжести, бытовой эквивалент веса на планетах, притяжение двух тел по закону Ньютона и ускорение свободного падения на высоте. Страница отдельно объясняет массу, вес, силу тяжести, расстояние между центрами масс и условность справочных значений для газовых гигантов.