Итак, в результате взаимодействия тело изменяет свою скорость - достает ускорение, а ускорение зависит от массы тела (как степени его инертности). А физической величиной, характеризующей взаимодействие, есть сила. Теперь выясним, какой зависимостью связаны сила, ускорение и масса тела.
Проведем несколько опытов с тележкой, который может двигаться горизонтальным столом практически без трения. Измеряя пути, которые проходит тележку за разные промежутки времени, можно заметить, что путь пропорционален квадрату времени движения, то есть тележка движется равновесия ускоренно. Это означает, что направление ускорения тела совпадает с направлением силы, действующей на это тело: a ~ F.
Изменим условия опыта: будем менять массу тележки, оставляя неизменной силу. Проведения опыта с тележкой, на который кладут дополнительные грузики, показывает, что при неизменной силы ускорения уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается масса тележки с грузом. Следовательно, ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно пропорционально массе этого тела.
Соотношение между равнодействующей всех сил, действующих на тело, массой тела и его ускорением были сформулированы Ньютоном как второй из трех основных законов динамики:
Равнодействующая F всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение:
F = ma.