newton's 1st law: inertia

13
Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws 1 November 02, 2017 Ch 5 Title Newton's Laws of Motion Ch.5 p. 152 Newton's Laws Newton's Laws of Motion 1st Law: Inertia 2nd Law: F = ma 3rd Law: Action‑Reaction Pairs

Upload: others

Post on 18-Dec-2021

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

1

November 02, 2017

Ch 5 Title

Newton's Laws of Motion

Ch.5p. 152

Newton's Laws

Newton's Laws of Motion1st Law: Inertia

2nd Law: F = ma

3rd Law: Action‑Reaction Pairs

Page 2: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

2

November 02, 2017

N1: Inertia & Fnet

• an object at rest will remain at rest, and• an object in uniform motion will remain in uniform motion                          ... unless acted on by UNBALANCED forces (Fnet)

Newton's 1st Law: Inertia

Fnet is the sum (addition) of all forces in a particular direction.

Ex: If Fg is bigger than FN, you'll fall through the floor. Fg

FN

a

N1: Inertia & Fnet

• You can think of the forces playing tug‑of‑war with the object. The larger force "wins" by the amount Fnet.

AT RESTv = 0 m/sa = 0 m/s2

UNIFORM MOTIONv = # m/sa = 0 m/s2 

Examples:

Newton's 1st Law: Inertia

ACCELERATINGv = # m/sa = # m/s2 

Page 3: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

3

November 02, 2017

N2: F=ma

Fnet = manetFnet is the sum of all forces in one dimension; anet is the resulting (ACTUAL) acceleration

For instance...

x‑direction: y‑direction:Fnet(x) =  Fnet(y) = anet(x) =  anet(y) =    

FN

FG

FA Ff

a

Newton's 2nd Law:

Fnet causes objects with mass to accelerate in the direction of the bigger force(s).

Ex: What & Why?

Example #2: After letting go.

Example #1: While pushing a curling stone.

Depends on direction!Analyze x & y 

components separately

Newton's 2nd Law:Draw a Free Body Diagram including all forces. Explain what will happen to the stone and why.

Page 4: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

4

November 02, 2017

Model Problem

Model Problem

Page 5: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

5

November 02, 2017

p. 163 #1­3

1

Page 6: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

6

November 02, 2017

2

3

Page 7: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

7

November 02, 2017

Model Problem

p. 168 #4­7

p. 168 #4‑7 Remember "a" is the key to move you between Forces and The Big 4. Use what they give you to find "a", then use it to get what you're asked to find.

Page 8: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

8

November 02, 2017

4

5

Page 9: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

9

November 02, 2017

6

7

Page 10: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

10

November 02, 2017

N3: Action­Reaction

Newton's 3rd Law:

Forces come in equal and opposite action‑reaction pairs.

For every action force on object B due to object A, there is an equal and opposite reaction force due to object B on object A.

A B

N3

Each force acts on a different body.  The forces don't cancel each other because they would be drawn on separate Free Body Diagrams.Do

n't worry!

Newton's 3rd Law:...if this law is true, how can they accelerate?

Page 11: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

11

November 02, 2017

Action­Reaction Pairs

Newton's3rd Law

Identify the Action‑Reaction Pairs:

Ex: Collisions

Applying Newton's 3rd Law ‑ CollisionsExample 1: An inattentive driver accidentally rear‑ends a parked 1500 kg car. The moving car has a mass of 1250 kg and was originally driving 30 km/h. The collision brings it to a stop in 0.75 seconds.a) Find the force the parked car puts on the moving car during the collision.b) Find the force the moving car puts on the parked car during the collision.c) How much does the collision cause the parked car to accelerate? 

Page 12: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

12

November 02, 2017

Ex: Collisions

Ex: Coupled Objects

Applying Newton's 3rd Law ‑ Coupled ObjectsExample 2: A 10,000 kg train engine is hauling 2 boxcars, each of which have a mass of 6,000 kg. The force pulling the last boxcar forward is 16560 N. The coefficient of friction between the tracks and the train is 0.20.a) Find the acceleration of the train and the boxcars.b) Calculate the forward force on each hitch, between the objects.c) Calculate the force the engine must apply to move the entire train forward at this acceleration.

Page 13: Newton's 1st Law: Inertia

Dynamics Notes Part 2: Newton's Laws

13

November 02, 2017

Ex: Coupled Objects

Applying Newton's 3rd Law ‑ Coupled ObjectsExample 2: A 10,000 kg train engine is hauling 2 boxcars, each of which have a mass of 6,000 kg. The force pulling the last boxcar forward is 16560 N. The coefficient of friction between the tracks and the train is 0.20.a) Find the acceleration of the train and the boxcars.b) Calculate the forward force on each hitch, between the objects.c) Calculate the force the engine must apply to move the entire train forward at this acceleration.

Ex: Coupled Objects

Applying Newton's 3rd Law ‑ Coupled ObjectsExample 2: A 10,000 kg train engine is hauling 2 boxcars, each of which have a mass of 6,000 kg. The force pulling the last boxcar forward is 16560 N. The coefficient of friction between the tracks and the train is 0.20.a) Find the acceleration of the train and the boxcars.b) Calculate the forward force on each hitch, between the objects.c) Calculate the force the engine must apply to move the entire train forward at this acceleration.