pakottaa

Fyysinen

2022

Selitämme, mitä voima on fysiikassa, sen ominaisuuksia ja tyyppejä kunkin teorian mukaan. Myös kuinka se mitataan ja erilaisia ​​esimerkkejä.

Voimaa tarvitaan liikkeen alkamiseen tai pysähtymiseen.

Mikä on voima?

Teknisesti voima on suuruus, joka pystyy muuttamaan määrääliikettä tai kehon annettu muoto tai a hiukkanen. Sitä ei pidä sekoittaa käsitteisiin ponnistelu taiEnergiaa.

Yleisesti voiman käsite selitetään termeillä mekaniikka perustama klassikko Isaac Newtonin periaatteet (1642-1727), joka tunnetaan nimellä The Laws of the Movement ja julkaistiin vuonna 1687 heidän julkaisussaan Principia Mathematica.

Klassisen mekaniikan mukaan kehoon vaikuttava voima on vastuussa sen liiketilan muutoksista, kuten sen suoraviivaisesta liikeradan ja sen liikeradan muutoksista. siirtymä yhtenäinen ja painaa a kiihtyvyys (tai hidastuminen). Lisäksi mikä tahansa kappaleeseen vaikuttava voima synnyttää samanlaisen voiman, mutta vastakkaiseen suuntaan.

Puhumme tavallisesti voimasta päivittäisessä elämässämme ilman, että käytämme tätä sanaa sanana fyysistä. Fysiikka tutkii voimaa ja sen mukaan tasolle tunnistetaan neljä perusvoimaakvantti: gravitaatiovoima, sähkömagneettinen voima, vahva ydinvoima ja heikko ydinvoima.

Sitä vastoin newtonilaisessa (tai klassisessa) mekaniikassa on monia muita tunnistettavissa olevia voimia, kuten kitkavoima,Painovoima, keskipitkävoima jne.

Voiman ominaisuudet

Voimaa voidaan pitää fyysisenä kokonaisuutena, joka kuvaa objektien välisten vuorovaikutusten intensiteettiä, joka liittyy läheisestiEnergiaa.

Klassisessa mekaniikassa jokainen voima koostuu suuruudesta ja a osoite, mikä merkitsee sitä kirjaimella avektori. Tämä tarkoittaa, että se on vektorisuure, ei skalaari.

Voimatyypit

Einsteinin mukaan massiiviset esineet taivuttavat aika-avaruutta.

Voimia on useita tyyppejä niiden luonteesta ja painopisteestä riippuen:

Newtonin mekaniikan mukaan:

  • Vahvuuskitka. Se on voima, joka vastustaa kappaleiden liikkeen muutosta, kohdistaen a kestävyyttä luopumaan lepotilasta tai liikkeestä, sellaisena kuin voimme havaita sen, kun alamme kävellä painavaa esinettä työnnettäessä.
  • Painovoima. Se on voima, jonka kohdistaa massa- läheisten esineiden ruumiit vetämällä niitä toisiaan kohti. Tämä voima tulee havaittavaksi, kun kaikki vuorovaikutuksessa olevat kohteet tai osa niistä ovat erittäin massiivisia. Par excellence -esimerkki on maapallo ja esineet jaolentoja että elämme sen pinnalla; niiden välillä on vetovoima.
  • Sähkömagneettinen voima Se on houkutteleva ja hylkivä voima, joka syntyy sähkömagneettisten kenttien vuorovaikutuksesta.

Voit myös puhua:

  • Kosketusvoima. Se on voima, joka syntyy suorasta fyysisestä kosketuksesta kehon ja toisen välillä.
  • Voimaa etäältä. Se on voima, joka voidaan kohdistaa ilman fyysistä kosketusta kehojen välillä.

Relativistisen tai Einsteinin mekaniikan mukaan:

  • Painovoima. Se on voima, joka näyttää olevan olemassa, kun massiiviset esineet taivuttavat tilaa–sää ympärillään ja pakottaa pienemmät esineet poikkeamaan liikeradalta ja lähestymään niitä.
  • Sähkömagneettinen voima Se on voima, jonka sähkömagneettiset kentät kohdistavat varautuneisiin hiukkasiin asia, seuraten Lorenzin voiman ilmaisua.

Kvanttimekaniikan mukaan:

  • Painovoima. Se on voima, jonka yksi massa kohdistaa toiseen, koska se on heikko voima, vain yhteen suuntaan (houkutteleva), mutta tehokas pitkiä matkoja.
  • Pakottaasähkömagneettinen. Se on voima, joka vaikuttaa sähköisesti varautuneisiin hiukkasiin ja niiden synnyttämiin sähkömagneettisiin kenttiin, koska se on voima, joka mahdollistaa molekyylien sitoutumisen. Se on vahvempi kuin painovoima ja sillä on kaksi aistia (vetovoima-hylkiminen).
  • Vahva ydinvoima. Se on voima, joka ylläpitää ytimiä atomeja vakaa, pysyy yhdessäneutroneja Yprotonit. Se on voimakkaampi kuin sähkömagneettinen, mutta sen kantama on paljon pienempi.
  • Heikko ydinvoima. Se on radioaktiivisesta hajoamisesta vastaava voima, joka kykenee saamaan aikaan muutoksia subatomisessa aineessa, jopa pienemmällä laajuudella kuin vahvat ydinvoimat.

Voimayksiköt

Mukaan Kansainvälinen järjestelmä, voima mitataan yksiköissä nimeltä Newtons (N), suuren brittiläisen fyysikon kunniaksi. Nämä yksiköt vastaavat 100 000 dyniä ja ne ymmärretään voiman määräksi, joka kohdistetaan yhden sekunnin aikana massa- kiloa, niin että se saavuttaa nopeuden metrin sekunnissa. Tuo on tuo:

1 N = (1 kg x 1 m) / 1 s2

Muille metrijärjestelmille on olemassa muita yksiköitä, jotka vastaavat newtoneina:

  • 1 kilogramman voima tai kilopond on yhtä suuri kuin 9,81 N
  • 1 punnan voima vastaa 4,448222 N

Miten voima mitataan?

Nykyään dynamometrejä on erilaisia, jopa digitaalisilla näytöillä.

Dynamometri on ihanteellinen laite voimanmittaukseen. Sitä käytetään myös laskettaessa paino kohteista. Sen keksi Isaac Newton itse käyttämällä jousen venytystä ja Hooken kimmoisuuslaki, samalla tavalla kuin jousivaaka.

Dynamometrin nykyaikaiset versiot noudattavat samaa periaatetta ja niiden sylinterimäisen rungon päissä on koukut tai renkaat, joiden sisällä on jousi tai spiraali, joka toimii jousena. Yhdessä sen päistä mittaus voima (joissakin tapauksissa se saattaa jopa näkyä digitaalisessa näytössä).

Esimerkkejä vahvuudesta

Ympärillämme on jatkuvasti esimerkkejä vahvuudesta. Kohdistamalla lihasvoimamme esineeseen sen nostamiseksi kukistamme painovoiman. Jos työnnämme olkapäällä massiivisen kehon, kuten jääkaapin, meidän ei tarvitse vain voittaa painovoima, mutta myös liikettä vastustava kitkavoima.

Sama tapahtuu, kun liimaamme jääkaappimagneetin, koska voimamagneettinen Se pitää sen paikallaan, mutta jos tuomme sen lähemmäksi toista magneettia saman navan kautta, sen sijaan huomaamme pienen hylkivän voiman, joka on saman magneettisen voiman toinen merkki.

Voimaa ja liikettä

Voima ja liike liittyvät vahvasti toisiinsa. Ensinnäkin, koska voima on voima, joka pystyy käynnistämään, pysäyttämään tai muokkaamaan liikettä.

Esimerkiksi kun pesäpallo törmää mailaa vasten, lyöntivoima tulostuu toiselle, jotta se poikkeaa sen liikeradalta (sama kuin syöttäjän voima alun perin antoi sille, koska pallo on normaalisti levossa) ja heittää sen pois kentälle.

Aina kun kehossa on voima osoite siirtymisen jälkeen tuo voima tekee työtä. Tämän liikkeen suorittamiseen tarvittava työ on yhtä suuri kuin kehon liikuttamiseen tarvittava energia. Voiman ja liikkeen tyypistä riippuen käytettävissä on erilaisia ​​matemaattisia kaavoja niiden laskemiseen.

Painovoima

Painovoima voidaan voittaa hetkellisesti muiden voimien avulla.

Painovoima on se vetovoima, jonka massat kohdistavat ympärillään olevaan aineeseen, jonka voimakkuus on verrannollinen niiden massaan ja kääntäen verrannollinen niiden erottavaan etäisyyteen.

Itse asiassa,Aurinko se vetää puoleensa planeettamme kaukaa samalla voimalla, jolla se vetää puoleensa meitä, jotka elämme sen pinnalla. Painovoima voidaan voittaa hetkellisesti, kuten teemme hyppääessä, mutta lopulta annamme sille periksi. Kaiken, mikä menee ylös vapaasti, täytyy tulla alas.

Molekyylien väliset voimat

He ovat niitä, jotka pitävätmolekyylejä yhdessä, muodostaen rakenteet monimutkaisempi ja massaltaan suurempi, riippuen suoraan sen luonteesta atomeja mukana. Tästä syystä ne tunnetaan myös molekyylien välisinä sidoksina tai atomisidoksina. Näitä voimia voi olla kahta tyyppiä:Van der Waalsin joukot tai vetysillat.

!-- GDPR -->