Newtons andra lag

Newtons första lag säger att det behövs en kraft för att accelerera ett föremål. Newtons andra lag tar detta ett steg längre, och uttalar sig om exakt hur accelerationen beror på kraften. Mer exakt lyder den så här:

Om ett föremål med massan accelererar med accelerationen a
och utsätts för kraften F så gäller \(F=ma\),
samt att kraften verkar i samma riktning som accelerationen.

Tolkning

Newtons andra lag säger flera viktiga saker:

  • Ju större acceleration vi vill åstadkomma på ett visst föremål, desto större kraft krävs. Och ju större kraft vi utsätter ett föremål för, desto större acceleration kommer vi att åstadkomma.
  • Ju större massa ett föremål har, desto större kraft kommer att krävas för att åstadkomma en viss acceleration (detta kallar man för att större massor har större tröghet).

Lagen ger också en förklaring av vad definitionen \(\mathrm{1\,N = 1\,kg\cdot m/s^2}\) rent konkret innebär. 1 N helt enkelt precis den kraft som krävs för att få ett föremål med massan 1 kg att accelerera 1 m/s2.

Exempel

Låt oss testa Newtons andra lag på ett par exempel!

Exempel 1Lösning

En bok med massan 200 g ligger stilla på ett bord innan den utsätts för en kraft på 3 N som är parallell med bordet. Hur stor blir dess acceleration? Försumma friktionen mellan boken och bordet.

Kraften är parallell med bordet, alltså accelereras boken av hela kraften. För att räkna ut accelerationen skriver vi om Newtons andra lag till a = F/m. För att få svaret i SI-enheter så omvandlar vi 200 g till 0.200 kg. Vi får nu

\(a=\mathrm{\frac{3\,N}{0.2\,kg}=\frac{3\,kg\,m/s^2}{0.2\,kg} = 15 m/s^2}\,.\)

Svar: 15 m/s2.

Exempel 2Lösning

En raket med massan 5 ton (=5000 kg) accelererar med 30 m/s2, hur stor är kraften som verkar på raketen?

Föremålets massa samt acceleration är känd, vi kan använda formeln ovan, F = ma.

\(F = \mathrm{(5000\,kg)\cdot (30\,m/s^2) = 150\,000\,kg\,m/s^2=150\,000\,N=150\,kN\,.}\)

Detta är en enorm kraft (en genomsnittlig gymnasieelev hålls kvar på jorden med en tyngdkraft på ca. 600 N!). Samtidigt är det ingenting jämfört med vad rymdfärjor kan uppbåda vid uppskjutningen (se exempelvis Wikipedia). Det som ger upphov till denna kraft är avgaserna som slängs ut från raketen (se artikeln om Newtons tredje lag för mer om detta)!

Svar: Storleken på kraften som verkar på raketen är 150 kN.


Artikeln skriven av Jimi Brander och Oskar Henriksson. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 6 april 2009. Senast uppdaterad 2 september 2016.

Kommentarer är stängda