Δύναμη είναι ο δυναμικός παράγοντας που είναι υπεύθυνος για την αλλαγή της κατάστασης υπόλοιπο ή κίνηση ενός σώματος. Όταν μια δύναμη ασκείται σε ένα σώμα, μπορεί να αναπτυχθεί επιτάχυνση, πώς το κάνουν Οι νόμοι του Νεύτωναή παραμόρφωση. Υπάρχουν διαφορετικά είδη δύναμης στη φύση, όπως το δύναμηβαρυτική,δύναμηηλεκτρικός,δύναμημαγνητικός,δύναμηπυρηνικόςισχυρός και αδύναμος,δύναμητριβής, πλευστή δύναμη και τα λοιπά.
οι δυνάμεις είναι διανυσματικές ποσότητες το οποίο, επομένως, πρέπει να οριστεί σύμφωνα με το δικό σας μονάδα μέτρησης,κατεύθυνση και έννοια. Ο συντελεστής μιας δύναμης αναφέρεται στην έντασή της. ο κατεύθυνση αφορά τις κατευθύνσεις στις οποίες εφαρμόζονται οι δυνάμεις (για παράδειγμα οριζόντια και κατακόρυφα) · κάθε κατεύθυνση, με τη σειρά, παρουσιάζει δύο αισθήσεις: θετικό και αρνητικό, αριστερά και δεξιά, πάνω και κάτω κ.λπ.
Τύποι δύναμης
Σύμφωνα με Διεθνές Σύστημα Μονάδων, ανεξάρτητα από τη φύση της, η ποσότητα δύναμης μετράται στη μονάδα του
kg.m / s², ωστόσο, συνήθως χρησιμοποιούμε το μέγεθος νεύτο (Ν) να ορίσει μια τέτοια ενότητα, ως αφιέρωμα σε έναν από τους μεγαλύτερους φυσικούς όλων των εποχών: Ισαάκ Νιούτον. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση δυνάμεων καλούνται δυναμόμετρα - ελατήρια γνωστών ελαστικών σταθερών που τεντώνονται καθώς ασκείται κάποια δύναμη σε αυτά.Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Σε ορισμένα εγχειρίδια, είναι σύνηθες να προσδιορίζονται δύο τύποι ισχύος: δυνάμεις σε απόσταση, επίσης γνωστή ως δυνάμεις πεδίου, και δυνάμεις επαφής. Στην ομάδα δυνάμεων σε απόσταση, είναι συνηθισμένο να συμπεριλαμβάνεται η δύναμη βάρους, η μαγνητική δύναμη, η δύναμη έλξης μεταξύ φορτίων και άλλων. Στην ομάδα των δυνάμεων επαφής, χρησιμοποιούνται παραδείγματα όπως ώθηση ή έλξη κάτι, εφαρμογή πρόσφυσης, δυνάμεις τριβής, μεταξύ άλλων.
Παρά τον προτεινόμενο ορισμό, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι δεν υπάρχουν δυνάμεις επαφής. Όλες οι δυνάμεις στη φύση προκύπτουν μέσω της αλληλεπίδρασης διαφορετικών πεδίων, όπως το βαρυτικό πεδίο και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
Ακόμα και όταν αγγίζουμε κάτι, δεν υπάρχει επαφή μεταξύ του χεριού μας και του αντικειμένου: στη μικροσκοπική κλίμακα, τα άτομα δεν αγγίζουν, δεδομένου ότι, όταν είναι πολύ κοντά, οι ηλεκτροσφαίρες τους είναι παραμορφώνονται, απωθούν ο ένας τον άλλο χάρη στη φόρτιση των ηλεκτρονίων τους, τα οποία απομακρύνονται λόγω της αλληλεπίδρασης του τα δικα σου ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικός. Υπάρχουν λίγες περιπτώσεις στις οποίες οι ατομικοί πυρήνες αγγίζουν. Αυτές οι καταστάσεις περιλαμβάνουν πολύ ψηλάποσότητεςσεενέργεια, όπως αυτά που ελήφθησαν σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν μέσα σε επιταχυντές σωματιδίων.
Κοίταεπίσης:Κατανοήστε τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια συγκρούονται με ταχύτητες κοντά στο φως
Ας δούμε τι είδους δυνάμεις υπάρχουν στη φύση. Από τις δυνάμεις που περιγράφονται παρακάτω, προκύπτουν όλα τα γνωστά φυσικά φαινόμενα. Δείτε τι είναι και τα κύρια χαρακτηριστικά τους:
- βαρυτική δύναμη: επίσης γνωστός ως βάρος δύναμης, είναι ο τύπος δύναμης που προκαλεί δύο σώματα που έχουν μάζα να προσελκύσουν το ένα το άλλο. Η δύναμη βάρους είναι υπεύθυνη για τη διατήρηση της δέσμευσής μας στη Γη και επίσης για την τροχιά όλων των πλανητών γύρω από τον Ήλιο.
- Ηλεκτρική δύναμη: είναι υπεύθυνη για την προσέλκυση ή απώθηση ηλεκτρικών φορτίων. Οι χημικοί δεσμοί, για παράδειγμα, συμβαίνουν μόνο λόγω της διαφοράς φορτίου μεταξύ των ατόμων. Η ηλεκτρική δύναμη μπορεί να προκαλέσει τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο αγωγοί μετακινηθείτε σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, δημιουργώντας ηλεκτρικά ρεύματα, τα οποία με τη σειρά τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία ηλεκτρικά κυκλώματα.
- Μαγνητική δύναμη: ενεργεί στην κίνηση φορτίων. Αυτός ο τύπος δύναμης αναγκάζει τους μαγνήτες να προσελκύσουν ή να απωθήσουν ο ένας τον άλλον, ανάλογα με τις πολικότητες του μαγνητικού πεδίου. Ο μαγνητική δύναμη προκαλεί επίσης μικρές μαγνητισμένες βελόνες να προσανατολιστούν σύμφωνα με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου της Γης.
- Ισχυρή και αδύναμη πυρηνική δύναμη: είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση της ακεραιότητας των πυρήνων των ατόμων. Η ισχυρή πυρηνική δύναμη κρατά τα πρωτόνια ελκυστικά παρόλο που τα φορτία τους απωθούν μεταξύ τους. Η αδύναμη πυρηνική δύναμη, με τη σειρά της, συγκρατεί τα κουάρκ μαζί, δημιουργώντας για παράδειγμα πρωτόνια και νετρόνια.
Δυνάμεις αρέσει έλξη,τριβή,ωθεί,ρυμουλκά,ανατροπές,δυνάμειςελαστικό και άλλοι, γενικά περιγράφονται ως δυνάμειςΜηχανική, Στην πραγματικότητα είναι μακροσκοπικές εκδηλώσεις αλληλεπιδράσεων που είναι κυρίως ηλεκτρικές.
Κοίταεπίσης:Κβαντική Φυσική: ένας κλάδος της Φυσικής που μελετά φαινόμενα μικρών διαστάσεων
Οι δυνάμεις και οι νόμοι του Νεύτωνα
Η έννοια της δύναμης μπορεί να είναι κάπως ασαφής εάν δεν υπάρχουν εκφράσεις ικανές να την ορίσουν με συνεκτικό τρόπο. Οι νόμοι του Νεύτωνα είναι το σύνολο των νόμων που καθορίζουν ποιες είναι οι δυνάμεις και ποια είναι η συμπεριφορά.
Σύμφωνα με την 1ος νόμος του Νεύτωνα - ο νόμος της αδράνεια, εάν καμία δύναμη δεν ενεργεί πάνω σε ένα σώμα, ή εάν οι δυνάμεις που δρουν πάνω σε ένα σώμα ακυρώνουν το ένα το άλλο, αυτό το σώμα μπορεί είτε να είναι σε ηρεμία είτε σε ευθεία και ομοιόμορφη κίνηση.
Εκτός από τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα, το θεμελιώδης αρχή της δυναμικής, γνωστό ως το 2ος νόμος του Νεύτωνα, δηλώνει ότι η καθαρή δύναμη σε ένα σώμα είναι ίση με τη μάζα αυτού του σώματος πολλαπλασιαζόμενη με την επιτάχυνση που παράγεται από την καθαρή δύναμη. Επιπλέον, η επιτευχθείσα επιτάχυνση πρέπει πάντα να είναι στην ίδια κατεύθυνση και με την ίδια κατεύθυνση με την προκύπτουσα δύναμη.
Ο Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, γνωστό ως το νόμος δράσης και αντίδρασης, δηλώνει ότι οι δυνάμεις προκύπτουν πάντα σε ζεύγη. Εάν το σώμα Α ασκεί δύναμη στο σώμα Β, το σώμα Β παράγει στο σώμα Α δύναμη ίσου μεγέθους και κατεύθυνσης, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Εκτός από την ένδειξη ότι οι δυνάμεις δράσης και αντίδρασης είναι ίσου μεγέθους, ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει επίσης ότι το ζεύγος δράσης και αντίδρασης δεν μπορεί ποτέ να συμβεί σε ένα μόνο σώμα.
Δείτε μερικά παραδείγματα όπου μπορούμε να τηρήσουμε το νόμο της δράσης και της αντίδρασης:
- Όταν περπατάμε, σπρώχνουμε το έδαφος προς τα πίσω. Το έδαφος, με τη σειρά του, μας ωθεί προς τα εμπρός.
- Εάν θέλουμε να σκαρφαλώσουμε ένα σχοινί, πρέπει να το τραβήξουμε προς τα κάτω, ώστε να μπορούμε να σπρώξουμε προς τα πάνω.
- Εάν, όταν βυθιστούμε, σπρώξουμε την άκρη μιας πισίνας, σπρώχουμε πίσω. Δεν παρατηρούμε αυτήν τη συμπεριφορά εκτός νερού λόγω της δύναμης τριβής που μας κρατά συνδεδεμένους με το έδαφος.
Διαβάστε επίσης: 7 ερωτήσεις που δεν έχουν ακόμη απαντηθεί από τη Φυσική
πλασματικές δυνάμεις
Δυνάμειςπλασματικός υπάρχουν σε μη αδρανειακά πλαίσια. Οι νόμοι του Νεύτωνα ορίζονται αποκλειστικά για αναφορικόςαδράνεια, Δηλαδή, θέσεις που βρίσκονται σε ηρεμία ή σε ευθύγραμμη κίνηση, με σταθερή ταχύτητα. Οι καταστάσεις που περιλαμβάνουν περιστροφές, για παράδειγμα, προκαλούν την εμφάνιση φανταστικών δυνάμεων, που δεν είναι στην πραγματικότητα δυνάμεις.
Όταν μπαίνουμε σε υψηλές ταχύτητες σε μια πολύ έντονη στροφή, μπορούμε να νιώσουμε το σώμα μας να στραγγαλίζει στους τοίχους ενός αυτοκινήτου. Ένα άλλο παράδειγμα είναι όταν καθόμαστε σε ένα αεροπλάνο που απογειώνεται, μπορούμε να νιώσουμε μια «δύναμη» να μας πιέζει στο κάθισμα. Αυτή η δύναμη, στην πραγματικότητα, είναι η αδράνεια των σωμάτων.
Δεδομένου ότι ένα σώμα υπόκειται σε επιτάχυνση, η αδράνεια σαςτείνει να αντισταθεί σε αυτή τη δύναμηΜε αυτόν τον τρόπο, νιώθουμε μια πλασματική δύναμη στην αντίθετη κατεύθυνση, η οποία, στην πραγματικότητα, είναι δική μας την τάση να παραμένουμε στην κατάσταση κίνησης που βρισκόμαστε. .
Ένα καλό παράδειγμα φανταστικής δύναμης είναι η φυγοκεντρική δύναμη. Όταν σε κυκλική κίνηση, τα σώματα τείνουν να διαφεύγουν προς την κατεύθυνση εφαπτομένος στην καμπύλη, όπως όταν γυρίζουμε μια πέτρα σε μια χορδή και την απελευθερώνουμε. Οτι δύναμηεμφανής, που αναγκάζει την πέτρα να κρατήσει τεντωμένη τη χορδή, είναι στην πραγματικότητα η αδράνεια της ίδιας της πέτρας που εκδηλώνεται ενάντια στην εφαρμογή μιας πραγματικής δύναμης, που ονομάζεται κεντροπολική δύναμη.
Η κεντρομόλος δύναμη, σε αυτήν την περίπτωση, παράγεται από το τράβηγμα που κάνει το κορδόνι στην πέτρα και, ως εκ τούτου, είναι μια πραγματική δύναμη, η οποία δείχνει πάντα το κέντρο της τροχιάς στην οποία κινείται η πέτρα. Ο φυγόκεντρος δύναμη στην πραγματικότητα δεν είναι δύναμη, αλλά η έκφραση της αδράνειας του επιταχυνόμενου σώματος.
Διαβάστε επίσης: Φυσικά κόλπα τύπου
Τύποι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των δυνάμεων
Ελέγξτε τους τύπους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό διαφορετικών τύπων δυνάμεων:
→ Δύναμη βάρους ή βαρυτική δύναμη
σολ - καθολική σταθερά βαρύτητας (6,67,10-11 m³kg-1μικρό-2)
ρ - απόσταση από το κέντρο της Γης (m)
Η βαρυτική δύναμη και το βάρος είναι συνώνυμα. Στους παραπάνω τύπους, εκφράζουμε τους τύπους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της βαρυτικής δύναμης που προκαλείται από δύο μάζες m και M και επίσης το βάρος P, που προκύπτει λόγω του βαρυτικού πεδίου. σολ ενός αστεριού. Έτσι, μπορούμε να καταλάβουμε ότι η βαρυτική δύναμη προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεταξύ μαζών και βαρυτικών πεδίων.
→ Ηλεκτρική δύναμη
κ0 - σταθερά ηλεκτροστατικού κενού (9.109 N.m²C-2)
ΚΑΙ - ηλεκτρικό πεδίο (N / C)
ρ - απόσταση μεταξύ χρεώσεων (m)
Η βαρυτική δύναμη μπορεί να υπολογιστεί πολύ παρόμοια με τη βαρυτική δύναμη. Επιπλέον, μπορεί να υπολογιστεί σε σχέση με το ηλεκτρικό πεδίο.
→ Μαγνητική δύναμη
Η μαγνητική δύναμη προκύπτει από την αλληλεπίδραση ενός ηλεκτρικού φορτίου q, με ταχύτητα v, σε σχέση με ένα μαγνητικό πεδίο Β. Η γωνία θ στον τύπο μετράται μεταξύ της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου.
→ Δύναμη τριβής
μ - συντελεστής τριβής
N - Κανονική αντοχή
Η δύναμη τριβής προκύπτει ως αποτέλεσμα μοριακών έλξεων, όπως δυνάμεων που προκαλούνται από δίπολα, επίσης γνωστές ως Οι δυνάμεις του Van der Waals.
→ Ελαστική αντοχή
k - ελαστική σταθερά (N / m)
x - παραμόρφωση (m)
Η ελαστική δύναμη προκύπτει όταν ένα σώμα τείνει να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα όταν υποβάλλεται σε εφαρμογή εξωτερικής δύναμης.
→ πλευστή δύναμη
ρε - πυκνότητα (kg / m³)
σολ - βαρύτητα (m / s²)
Β - βυθισμένος όγκος (m³)
Η πλευστή δύναμη προκύπτει όταν κάποιο σώμα εισάγεται σε ένα υγρό, όπως ατμοσφαιρικός αέρας ή νερό.
Παρά το γεγονός ότι διαφέρουν μεταξύ τους, όλες οι δυνάμεις που αναφέρονται παραπάνω είναι διαστατικά συνεκτικές, δηλαδή, όλες μετρώνται στην ίδια μονάδα, το Newton.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
