Slik regner du med Newtons lover

Newtons 2. lov og krefter

Frilegemediagram, ΣF = m·a, friksjon og skråplan – steg for steg, med modellutregninger du kan vise på muntlig-praktisk.

Newtons 2. lov binder sammen kraft, masse og akselerasjon. Mestrer du frilegemediagrammet og fortegnene, løser du nesten alle kraftoppgaver i Fysikk 1 – fra en bil som akselererer til en kloss på et skråplan.

På denne siden

1. De tre lovene kort
2. Frilegemediagram – nøkkelen
3. Modellutregning 1: nettokraft
4. Modellutregning 2: skråplan
5. Modellutregning 3: vogn og trinse
6. Slik tenker en 6-er
7. Vanlige feil
8. Ofte stilte spørsmål

De tre lovene kort

Lov	Innhold
1. lov (treghet)	Uten nettokraft holder et legeme farten konstant (eller står i ro). Spesialtilfelle av 2. lov med ΣF = 0.
2. lov	Nettokraften gir akselerasjon: ΣF = m·a. Akselerasjonen peker samme vei som nettokraften.
3. lov (kraft–motkraft)	Krefter opptrer parvis: virker A på B med en kraft, virker B på A like stort og motsatt.

ΣF = m·a  •  G = m·g  •  R = μ·N

Frilegemediagram – nøkkelen

Tegn legemet som et punkt og sett på alle kreftene som virker på det: tyngde G nedover, normalkraft N fra underlaget, friksjon R langs flaten, og eventuelle snordrag eller dragkrefter. Velg en positiv retning og summer kreftene komponentvis.

Frilegemediagram: alle kreftene som virker på klossen. Summer langs hver akse for å finne nettokraften.

Modellutregning 1: nettokraft

En bil på 1200 kg har akselerasjonen 2,0 m/s². Hva er nettokraften?

ΣF = m·a = 1200 · 2,0 = 2400 N

2400 N er en fornuftig nettokraft for moderat akselerasjon. Husk: dette er netto, etter at luftmotstand og friksjon er trukket fra motorkraften.

Modellutregning 2: skråplan

En kloss ligger på et skråplan med helning θ = 30°. Finn akselerasjonen (a) uten friksjon, og (b) med friksjonskoeffisient μ = 0,20.

a) Langs planet: tyngdekomponenten er G·sinθ = m·g·sinθ. Da blir

a = g·sinθ = 9,81 · sin30° = 4,9 m/s²

b) Friksjonen virker oppover langs planet, R = μ·N = μ·m·g·cosθ:

a = g(sinθ − μ·cosθ) = 9,81(0,500 − 0,20·0,866) = 3,2 m/s²

Massen faller bort i begge tilfeller – akselerasjonen på et skråplan er uavhengig av massen. Det er en typisk 6-er-observasjon.

Modellutregning 3: vogn og trinse

En vogn (M = 0,50 kg) på et friksjonsfritt bord er via en snor over en trinse koblet til et lodd (m = 0,20 kg) som henger fritt. Finn akselerasjonen og snordraget.

Loddets tyngde driver systemet; begge masser akselererer likt:

a = m·g / (M + m) = 0,20·9,81 / 0,70 = 2,8 m/s²

Snordrag T = M·a = 0,50 · 2,8 = 1,4 N

Dette er nettopp forsøket «Newtons 2. lov med vogn, trinse og lodd» – se forsøkssidene for hvordan du måler og behandler data.

🎯 Slik tenker en 6-er

En 6-er tegner alltid frilegemediagram før han regner, velger positiv retning og holder fortegnene konsekvent. Han forklarer at Newtons 1. lov er 2. lov med ΣF = 0, og avslutter med en tolkning: «akselerasjonen er uavhengig av massen» eller «snordraget er mindre enn loddets tyngde, som forventet».

⚠️ Vanlige feil

• Glemmer normalkraften eller setter den lik tyngden på et skråplan (den er m·g·cosθ).
• Friksjonsretning. Friksjon virker alltid mot bevegelsen/bevegelsestendensen.
• Blander kraft og motkraft (3. lov): de virker på to ulike legemer.
• Bruker G = mg som nettokraft. Nettokraften er summen av alle krefter.

Ofte stilte spørsmål

Hva er forskjellen på masse og tyngde?

Masse (kg) er hvor mye stoff et legeme har og er konstant. Tyngde G = m·g (newton) er kraften tyngdefeltet trekker med, og avhenger av g.

Hvorfor er akselerasjonen på skråplan uavhengig av massen?

Fordi både den drivende tyngdekomponenten og tregheten er proporsjonale med massen, så massen forkortes bort: a = g·sinθ.

Hva er normalkraft?

Kraften underlaget skyver vinkelrett på flaten med. På vannrett underlag er N = m·g; på skråplan er N = m·g·cosθ.

Hvordan finner jeg friksjonskraften?

R = μ·N, der μ er friksjonskoeffisienten og N normalkraften. Den virker mot bevegelsen.