Síla je dynamický agent odpovědný za změnu stavu zbytek nebo hnutí těla. Když na tělo působí síla, může vyvinout a akceleracejako Newtonovy zákonynebo deformovat. V přírodě existují různé druhy síly, například sílagravitační,sílaelektrický,sílamagnetický,sílajadernýsilný a slabý,sílatření, vztlakové síly atd.
síly jsou vektorové veličiny které je tedy třeba definovat podle vašeho modul,směr a smysl. Modul síly se vztahuje k její intenzitě; The směr týká se směrů, ve kterých síly působí (například horizontální a vertikální); každý směr zase představuje dva smysly: pozitivní a negativní, vlevo a vpravo, nahoru a dolů atd.
Druhy síly
Podle Mezinárodní systém jednotek, bez ohledu na jeho povahu se množství síly měří v jednotkách kg.m / s²obvykle však používáme velikost Newton (N) označit takovou jednotku jako poctu jednomu z největších fyziků všech dob: Isaac Newton. Zařízení používaná k měření sil se nazývají dynamometry - pružiny známých elastických konstant, které se táhnou, když na ně působí určitá síla.
Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
V některých učebnicích je běžné definovat dva typy síly: síly na dálku, známé také jako polní síly, a kontaktní síly. Ve skupině sil na dálku je obvyklé zahrnout váhovou sílu, magnetickou sílu, přitažlivou sílu mezi náboji a dalšími. Ve skupině kontaktních sil se používají příklady, jako je tlačení nebo tahání něčeho, aplikace tahu, třecí síly, mimo jiné.
Přes navrhovanou definici je nutné objasnit, že neexistují žádné kontaktní síly. Všechny síly v přírodě vznikají interakcí různých polí, jako je gravitační pole a elektromagnetické pole.
I když se něčeho dotkneme, nedochází ke kontaktu mezi naší rukou a předmětem: v mikroskopickém měřítku se atomy nedotýkají, protože, jsou-li velmi blízko, jejich elektrosféry jsou deformované, odpuzující se navzájem díky náboji svých elektronů, které se pohybují od sebe v důsledku interakce vaše elektrická pole a magnetický. Existuje několik případů, kdy se atomová jádra skutečně dotýkají. Tyto situace zahrnují velmi vysokomnožstvívenergie, jako u experimentů prováděných uvnitř urychlovačů částic.
Dívej setaky:Pochopte, co se stane, když se částice srazí rychlostí blízkou rychlosti světla
Podívejme se, jaké typy sil existují v přírodě. Z níže popsaných sil vznikají všechny známé fyzikální jevy. Podívejte se, jaké jsou, a jejich hlavní rysy:
- gravitační síla: také známý jako pevnostní váha, je typ síly, která způsobuje, že se dvě tělesa, která mají hmotu, přitahují. Váhová síla je zodpovědná za to, že nás držíme připoutané k Zemi, a také za oběžnou dráhu všech planet kolem Slunce.
- Elektrická síla: je zodpovědný za přitahování nebo odpuzování elektrických nábojů. Například k chemickým vazbám dochází pouze kvůli rozdílu v poplatcích mezi atomy. Elektrická síla může způsobit elektrony přítomné v vodiče pohybovat se určitým směrem, což vede k elektrickým proudům, které lze zase použít k napájení elektrické obvody.
- Magnetická síla: působí na pohybující se břemena. Tento typ síly způsobuje, že se magnety navzájem přitahují nebo odpuzují, v závislosti na polaritách magnetického pole. THE magnetická síla také způsobuje, že se malé magnetizované jehly orientují podle směru magnetického pole Země.
- Silná a slabá jaderná síla: jsou odpovědné za udržování integrity jader atomů. Silná jaderná síla udržuje přitahované protony, i když se jejich náboje navzájem odpuzují. Slabá jaderná síla zase drží kvarky pohromadě, což vede například k vzniku protonů a neutronů.
Síly jako trakce,tření,tlačí,remorkéry,zvraty,sílyelastický a další, obecně popsané jako sílymechanika, jsou to ve skutečnosti makroskopické projevy interakcí, které jsou většinou elektrické.
Dívej setaky:Kvantová fyzika: obor fyziky, který studuje malorozměrné jevy
Newtonovy síly a zákony
Pojem síla může být poněkud vágní, pokud neexistují výrazy, které by ji mohly koherentně definovat. Newtonovy zákony jsou souborem zákonů, které definují, co jsou síly a jaké je chování.
Podle Newtonův 1. zákon - zákon z setrvačnost, pokud na tělo nepůsobí žádná síla nebo se síly působící na tělo navzájem ruší, může být toto tělo buď v klidu, nebo v přímém a rovnoměrném pohybu.
Kromě prvního Newtonova zákona, základní princip dynamiky, známý jako Newtonův druhý zákon, uvádí, že čistá síla na těleso se rovná hmotnosti tohoto tělesa vynásobené zrychlením vyvolaným čistou silou. Získané zrychlení musí být navíc vždy ve stejném směru a ve stejném směru jako výslednice sil.
THE Newtonův třetí zákon, známý jako zákon akce a reakce, uvádí, že síly vždy vznikají ve dvojicích. Pokud tělo A vyvíjí sílu na tělo B, tělo B vytváří na tělo A sílu stejné velikosti a směru, ale v opačném směru. Kromě toho, že Newtonův třetí zákon naznačuje, že akční a reakční síly mají stejnou velikost, také uvádí, že akční a reakční dvojice se nikdy nemohou vyskytnout v jednom těle.
Podívejte se na několik příkladů, kde můžeme dodržovat zákon akce a reakce:
- Když kráčíme, tlačíme zem dozadu. Země nás zase tlačí vpřed.
- Pokud chceme vylézt na lano, musíme ho stáhnout dolů, abychom mohli být tlačeni nahoru.
- Pokud při ponoření zatlačíme na okraj bazénu, jsme zatlačeni zpět. Toto chování z vody nepozorujeme kvůli třecí síle, která nás drží připevněnou k zemi.
Přečtěte si také: Fyzika neodpovídá na 7 otázek
fiktivní síly
Sílyfiktivní jsou přítomny v neinerciálních rámcích. Newtonovy zákony jsou definovány výlučně pro referenčnísetrvačnosti, to znamená polohy, které jsou v klidu nebo v přímém pohybu, s konstantní rychlostí. Situace zahrnující rotace například indukují vznik fiktivních sil, které ve skutečnosti nejsou síly.
Když zařadíme vysoký rychlostní stupeň ve velmi ostré zatáčce, cítíme, jak naše tělo skřípá o stěny auta. Dalším příkladem je, když sedíme ve vzlétajícím letadle, cítíme, jak nás „síla“ tlačí na sedadlo. Tato síla je ve skutečnosti setrvačnost těl.
Jelikož tělo podléhá zrychlení, vaše setrvačnostmá tendenci odolávat této síletímto způsobem pociťujeme fiktivní sílu v opačném směru, která je ve skutečnosti naše tendence zůstat ve stavu pohybu, ve kterém se nacházíme. .
Dobrým příkladem fiktivní síly je odstředivá síla. Při kruhovém pohybu mají těla tendenci unikat ve směru tečna na křivku, jako když otočíme kámen na provázku a uvolníme ho. Že sílazdánlivý, který způsobí, že kámen drží strunu napnutou, je ve skutečnosti setrvačnost kamene, který se projevuje proti aplikaci skutečné síly, nazývané dostředivá síla.
Dostředivá síla je v tomto případě vytvářena tahem, který provázek provází na kámen, a je tedy skutečnou silou, která vždy směřuje do středu dráhy, ve které se kámen pohybuje. THE odstředivá síla ve skutečnosti to není síla, ale výraz setrvačnosti zrychleného těla.
Přečtěte si také: Fyzikální triky
Vzorce použité pro výpočet sil
Podívejte se na vzorce, které lze použít k výpočtu různých typů sil:
→ Silová hmotnost nebo gravitační síla
G - univerzální gravitační konstanta (6,67,10-11 m³kg-1s-2)
r - vzdálenost od středu Země (m)
Gravitační síla a hmotnost jsou synonyma. Ve výše uvedených vzorcích vyjadřujeme vzorce používané k výpočtu gravitační síly způsobené dvěma hmotami m a M a také hmotnosti P, která vzniká v důsledku gravitačního pole. G hvězdy. Můžeme tedy pochopit, že gravitační síla vzniká interakcí mezi hmotami a gravitačními poli.
→ Elektrická síla
k0 - elektrostatická vakuová konstanta (9.109 N.m²C-2)
A - elektrické pole (N / C)
r - vzdálenost mezi náboji (m)
Gravitační sílu lze vypočítat velmi podobně jako gravitační sílu. Dále jej lze vypočítat ve vztahu k elektrickému poli.
→ Magnetická síla
Magnetická síla vzniká interakcí elektrického náboje q, s rychlostí v, ve vztahu k magnetickému poli B. Úhel θ ve vzorci se měří mezi rychlostí a magnetickým polem.
→ Třecí síla
μ - koeficient tření
N - Normální síla
Třecí síla vzniká v důsledku molekulárních přitažlivosti, jako jsou síly vyvolané dipólem, také známé jako van der Waalsovy síly.
→ Elastická pevnost
k - elastická konstanta (N / m)
x - deformace (m)
Pružná síla vzniká, když má tělo tendenci vrátit se do původního tvaru, když je vystaveno působení vnější síly.
→ vztlaková síla
d - hustota (kg / m³)
G - gravitace (m / s²)
PROTI - ponořený objem (m³)
Vztlaková síla vzniká, když je nějaké tělo vloženo do kapaliny, jako je atmosférický vzduch nebo voda.
Navzdory tomu, že se navzájem liší, všechny výše uvedené síly jsou rozměrově koherentní, to znamená, že jsou všechny měřeny ve stejné jednotce, newtonu.
Podle mě. Rafael Helerbrock
