Разбор, Физика

Как решать задачи по законам Ньютона: силы, ось и уравнение движения

Задачу по законам Ньютона решают одним способом: находят все силы, действующие на тело, выбирают направление оси и записывают второй закон Ньютона в проекциях на эту ось. На странице - алгоритм из пяти шагов, таблица сил с формулами и три подробных примера с числами: брусок с трением, груз на тросе и два тела на одной нити.

9 класс, ОГЭчитать около 6 минобновлено 18 октября 2026

Как решать задачи по законам Ньютона: пять шагов

Коротко. Чтобы решить задачу по законам Ньютона, нужно найти все силы, действующие на тело, выбрать направление оси и записать второй закон Ньютона в проекциях: ma равно сумме проекций сил на ось, причём силы по оси берут со знаком «плюс», а против оси со знаком «минус».
  1. Выбери тело, для которого пишешь уравнение. Если тел несколько, у каждого будет своё уравнение.
  2. Найди силы, действующие на это тело: сила тяжести, сила реакции опоры, натяжение нити, трение, сила тяги. Силы, с которыми тело действует на другие тела, не нужны: они приложены не к нему.
  3. Направь ось вдоль ускорения (если оно известно) или вдоль движения. Для сил, лежащих вдоль оси, определи знаки проекций.
  4. Запиши второй закон для этой оси: ma = F1 + F2 + ... с учётом знаков. Для оси без ускорения сумма проекций равна нулю, так находят силу реакции опоры.
  5. Выдели неизвестную величину в буквах, только потом подставляй числа в СИ (килограммы, метры, секунды). Проверь знак и единицы ответа.

Первый и третий законы работают как помощники. Первый закон говорит, что при нулевом ускорении силы вдоль оси скомпенсированы. Третий закон нужен, когда надо перейти от силы, действующей на одно тело, к силе, действующей на другое: они равны по модулю и противоположны по направлению.

Какие силы встречаются в задачах и как их находить?

СилаКак найтиКуда направлена
Сила тяжестиF = mg, где g = 10 Н/кгвертикально вниз
Сила реакции опоры Nиз уравнения для оси, перпендикулярной поверхностиперпендикулярно поверхности, от опоры
Сила натяжения нити Tиз уравнения движения телавдоль нити, от тела к точке подвеса
Сила упругости пружиныF = kx, где x - удлинение в метрахпротив деформации
Сила трения скольженияFтр = μNвдоль поверхности, против скольжения
Частая ошибка. Считать, что сила реакции опоры всегда равна mg. Так бывает, когда по вертикали нет ускорения и нет других вертикальных сил. Если на тело ещё тянут вверх, если лифт разгоняется или если поверхность наклонная, N находят из уравнения для оси, перпендикулярной поверхности.

Сила, о которой часто вспоминают зря, - «сила инерции». Инерция - это явление сохранения скорости, а не отдельная сила, поэтому на схеме её не рисуют. Вес тела тоже обычно не нужен для уравнения самого тела: он приложен к опоре или подвесу, а не к телу.

Пример 1: чему равно ускорение бруска с трением?

Задача. Брусок массой 3 кг тянут по горизонтальному столу с постоянной горизонтальной силой 15 Н. Коэффициент трения скольжения 0,2, g = 10 Н/кг. Найди ускорение бруска и путь за 4 с, если он начинает движение из покоя. Ось OX направлена по движению.

Решение. По вертикали ускорения нет, поэтому N − mg = 0 и N = mg = 3 × 10 = 30 Н.

Сила трения скольжения: Fтр = μN = 0,2 × 30 = 6 Н, она направлена против оси.

Вдоль оси OX: ma = F − Fтр, откуда a = (15 − 6)/3 = 3 м/с2.

Путь из покоя: s = at2/2 = 3 × 42/2 = 24 м.

Ответ: 3 м/с2 и 24 м.

Обрати внимание на порядок: сначала вертикальная ось и сила реакции опоры, и только потом трение. Кинематическая часть решается формулами из разбора про равноускоренное движение.

Пример 2: как найти натяжение троса при подъёме и спуске груза?

Задача. Груз массой 2 кг движется на тросе вертикально с ускорением 3 м/с2. Найди силу натяжения троса, если ускорение направлено вверх, и если ускорение направлено вниз. g = 10 м/с2.

Решение. На груз действуют сила тяжести mg вниз и сила натяжения T вверх.

Ускорение вверх. Ось OY направим вверх: T − mg = ma, откуда T = m(g + a) = 2 × (10 + 3) = 26 Н.

Ускорение вниз. Ось OY направим вниз: mg − T = ma, откуда T = m(g − a) = 2 × (10 − 3) = 14 Н.

Ответ: 26 Н при ускорении вверх, 14 Н при ускорении вниз.

Проверь по здравому смыслу. Когда груз висит неподвижно, T = mg = 20 Н. При ускорении вверх трос тянет сильнее (26 Н > 20 Н), при ускорении вниз - слабее (14 Н < 20 Н). Если бы ускорение вниз равнялось g, натяжение стало бы нулевым: это свободное падение.

Пример 3: два тела на одной нити

Задача. Два бруска массами 2 кг и 3 кг лежат на гладком горизонтальном столе и связаны лёгкой нерастяжимой нитью. К бруску массой 3 кг приложена горизонтальная сила 20 Н вдоль нити. Найди ускорение брусков и силу натяжения нити.

Решение. Нить нерастяжима, поэтому оба бруска движутся с одним ускорением a. Ось OX направим по силе.

Для первого бруска (2 кг) вдоль оси действует только натяжение: m1a = T.

Для второго бруска (3 кг): m2a = F − T.

Сложим уравнения: (m1 + m2)a = F, откуда a = 20/(2 + 3) = 4 м/с2. Тогда T = m1a = 2 × 4 = 8 Н.

Проверка по второму бруску: F − T = 20 − 8 = 12 Н, и m2a = 3 × 4 = 12 Н. Сходится.

Ответ: a = 4 м/с2, T = 8 Н.

Натяжение получилось меньше приложенной силы: нить разгоняет только лёгкий брусок. Силы, с которыми нить действует на тела, по третьему закону Ньютона равны по модулю, поэтому в сумму они вошли с разными знаками и сократились.

Какие ошибки встречаются чаще всего и как проверить ответ?

  • Силы приложены не к тому телу. В уравнение для бруска попала сила, с которой брусок действует на стол. Для каждого тела пиши только силы, действующие на него.
  • Неверный знак проекции. Сила против оси идёт со знаком «минус». Если ускорение получилось отрицательным, оно направлено против оси.
  • N = mg по привычке. Это верно только при нулевом ускорении по вертикали и отсутствии других вертикальных сил.
  • Не переведены единицы. Граммы и сантиметры нужно перевести в килограммы и метры до подстановки.
  • Лишняя «сила инерции» в уравнении. В задачах 9 класса её не используют.

Для проверки подставь результат обратно в исходные уравнения, как в примере 3, и оцени ответ по смыслу: ускорение с трением меньше, чем без него, а натяжение при подъёме с ускорением больше веса неподвижного груза.

Дальше закрепи метод на тестах про законы Ньютона и про силу тяжести и всемирное тяготение, а потом попробуй тренажёр в кабинете VortexLearn: ИИ-репетитор объяснит ошибку другими словами.

Проверь себя

Санки массой 10 кг тянут по горизонтальному снегу вдоль оси OX с постоянной силой 30 Н. Сила трения скольжения равна 10 Н. Чему равно ускорение санок?

Груз массой 4 кг опускают на тросе вертикально вниз с ускорением 2 м/с2, направленным вниз. Чему равна сила натяжения троса? Принять g = 10 м/с2.

Груз массой m висит на нити и движется вниз с ускорением a. Ось OY направлена вниз. Какое уравнение второго закона Ньютона для груза записано верно?

Частые вопросы

Как выбрать направление оси в задаче по динамике?
Ось в задаче по динамике обычно направляют вдоль ускорения тела или вдоль его движения: тогда проекция ускорения положительна и уравнение проще. Если направление ускорения неизвестно, можно взять любую ось, а знак ответа покажет, куда на самом деле направлено ускорение.
Почему сила реакции опоры не всегда равна mg?
Сила реакции опоры находится из уравнения для оси, перпендикулярной поверхности. Она равна mg только тогда, когда по вертикали нет ускорения и нет других вертикальных сил, а на наклонной плоскости, при тяге вверх или в ускоряющемся лифте значение другое.
Что значит, что нить в задаче лёгкая и нерастяжимая?
В школьных задачах лёгкая нить означает, что её массу не учитывают, поэтому сила натяжения на обоих концах нити одинакова по модулю. Нерастяжимая нить означает, что связанные ею тела движутся с одинаковым по модулю ускорением.
Где потренироваться после этой темы?
Пройди тесты на сайте: про законы Ньютона и про силу тяжести и всемирное тяготение. В кабинете VortexLearn есть тренажёр заданий и ИИ-репетитор, который объяснит ошибку другими словами. Демо бесплатное, регистрация нужна для кабинета.

Читай дальше

Материалы подготовлены с помощью ИИ и проверены автоматически: все вычисления пересчитаны программой, а ответы сверены независимым решением. Если нашёл ошибку или неточность, напиши на vortexlearn.offical@gmail.com - исправим.