Kekuatan adalah agen dinamis yang bertanggung jawab untuk mengubah keadaan beristirahat atau gerakan dari sebuah tubuh. Ketika suatu gaya diterapkan pada suatu benda, benda tersebut dapat berkembang menjadi percepatan, sebagai hukum Newton, atau berubah bentuk. Ada berbagai jenis kekuatan di alam, seperti kekuatangravitasi,kekuatanlistrik,kekuatanmagnetis,kekuatannuklirkuat dan lemah,kekuatangesekan, gaya apung dll.
kekuatan adalah besaran vektor yang, oleh karena itu, perlu didefinisikan menurut Anda modul,arah dan merasakan. Modulus gaya mengacu pada intensitasnya; Itu arah itu menyangkut arah di mana gaya berlaku (horizontal dan vertikal, misalnya); setiap arah, pada gilirannya, menyajikan dua indra: positif dan negatif, kiri dan kanan, atas dan bawah, dll.
Jenis kekuatan
Berdasarkan Sistem Satuan Internasional, terlepas dari sifatnya, besaran gaya diukur dalam satuan kg.m/s², namun, kita biasanya menggunakan besaran newton (N) untuk menunjuk unit seperti itu, sebagai penghargaan kepada salah satu fisikawan terbesar sepanjang masa:
Isaac Newton. Alat yang digunakan untuk mengukur gaya disebut dinamometer – pegas dari konstanta elastis yang diketahui yang meregang karena beberapa gaya diterapkan padanya.Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)
Dalam beberapa buku teks, adalah umum untuk mendefinisikan dua jenis kekuatan: kekuatan di kejauhan, juga dikenal sebagai kekuatan medan, dan kekuatan kontak. Dalam kelompok gaya pada suatu jarak, biasanya termasuk gaya berat, gaya magnet, gaya tarik-menarik antara muatan dan lainnya. Dalam kelompok gaya kontak, contoh yang digunakan seperti mendorong atau menarik sesuatu, menerapkan traksi, gaya gesekan, antara lain.
Meskipun definisi yang diusulkan, perlu diklarifikasi bahwa tidak ada kekuatan kontak. Semua gaya di alam muncul melalui interaksi medan yang berbeda, seperti medan gravitasi dan medan elektromagnetik.
Bahkan ketika kita menyentuh sesuatu, tidak ada kontak antara tangan kita dan benda itu: pada skala mikroskopis, atom tidak bersentuhan, karena, ketika sangat dekat, elektrosfernya adalah berubah bentuk, saling tolak-menolak karena muatan elektronnya, yang bergerak terpisah karena interaksi anda medan listrik dan magnetis. Ada beberapa kasus di mana inti atom benar-benar bersentuhan. Situasi ini melibatkan sangat tinggikuantitasdienergi, seperti yang diperoleh dalam eksperimen yang dilakukan di dalam akselerator partikel.
Lihatjuga:Pahami apa yang terjadi ketika partikel bertabrakan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya
Mari kita lihat jenis kekuatan apa yang ada di alam. Dari gaya-gaya yang dijelaskan di bawah ini, semua fenomena fisik yang diketahui muncul. Lihat apa itu dan fitur utamanya:
- gaya gravitasi: juga dikenal sebagai kekuatan berat, adalah jenis gaya yang menyebabkan dua benda yang memiliki massa saling tarik-menarik. Gaya berat bertanggung jawab untuk menjaga kita tetap terikat pada Bumi dan juga untuk orbit semua planet mengelilingi Matahari.
- Kekuatan listrik: bertanggung jawab untuk menarik atau menolak muatan listrik. Ikatan kimia, misalnya, hanya terjadi karena perbedaan muatan antar atom. Gaya listrik dapat menyebabkan elektron yang ada di konduktor bergerak ke arah tertentu, sehingga menimbulkan arus listrik, yang pada gilirannya dapat digunakan untuk daya sirkuit listrik.
- Gaya magnetis: bekerja pada beban yang bergerak. Jenis gaya ini menyebabkan magnet menarik atau menolak satu sama lain, tergantung pada polaritas medan magnet. ITU gaya magnetis itu juga menyebabkan jarum magnet kecil untuk menyesuaikan diri sesuai dengan arah medan magnet bumi.
- Gaya nuklir kuat dan lemah: bertanggung jawab untuk menjaga integritas inti atom. Gaya nuklir kuat membuat proton tetap tertarik, meskipun muatannya saling tolak. Gaya nuklir lemah, pada gilirannya, menahan quark bersama-sama, sehingga menimbulkan proton dan neutron, misalnya.
Kekuatan seperti daya tarik,gesekan,mendorong,kapal tunda,tikungan,kekuatanelastis dan lain-lain, umumnya digambarkan sebagai kekuatanmekanika, mereka, pada kenyataannya, adalah manifestasi makroskopik dari interaksi yang sebagian besar bersifat listrik.
Lihatjuga:Fisika Kuantum: cabang Fisika yang mempelajari fenomena dimensi kecil
Gaya dan Hukum Newton
Konsep kekuatan bisa agak kabur jika tidak ada ekspresi yang mampu mendefinisikannya dengan cara yang koheren. Hukum Newton adalah seperangkat hukum yang mendefinisikan apa itu gaya dan apa perilakunya.
Menurut Hukum 1 Newton – hukum kelembaman, jika tidak ada gaya yang bekerja pada suatu benda, atau jika gaya yang bekerja pada suatu benda saling meniadakan, maka benda tersebut dapat diam atau bergerak lurus dan beraturan.
Selain hukum pertama Newton, prinsip dasar dinamika, Dikenal sebagai Hukum II Newton, menyatakan bahwa gaya total pada suatu benda sama dengan massa benda tersebut dikalikan dengan percepatan yang dihasilkan oleh gaya total. Selanjutnya, percepatan yang diperoleh harus selalu dalam arah yang sama dan dengan arah yang sama seperti yang dihasilkan dari gaya.
ITU hukum ketiga Newton, Dikenal sebagai hukum aksi dan reaksi, menyatakan bahwa gaya selalu muncul berpasangan. Jika benda A memberikan gaya pada benda B, benda B menghasilkan gaya pada benda A dengan besar dan arah yang sama, tetapi dengan arah yang berlawanan. Selain menunjukkan bahwa gaya aksi dan reaksi sama besarnya, hukum III Newton juga menyatakan bahwa pasangan aksi dan reaksi tidak pernah dapat terjadi pada satu benda.
Lihat beberapa contoh di mana kita dapat mengamati hukum aksi dan reaksi:
- Saat kita berjalan, kita mendorong tanah ke belakang. Tanah, pada gilirannya, mendorong kita maju.
- Jika kita ingin memanjat tali, kita harus menariknya ke bawah agar kita bisa terdorong ke atas.
- Jika, ketika terbenam, kita mendorong tepi kolam, kita terdorong ke belakang. Kami tidak mengamati perilaku ini di luar air karena gaya gesekan yang membuat kami tetap menempel di tanah.
Baca juga: 7 pertanyaan yang masih belum terjawab oleh Fisika
kekuatan fiktif
Pasukansamaran mereka hadir dalam bingkai non-inersia. Hukum Newton didefinisikan secara eksklusif untuk referensialinersia, yaitu, posisi yang diam atau bergerak lurus, dengan kecepatan konstan. Situasi yang melibatkan rotasi, misalnya, menyebabkan munculnya gaya fiktif, yang sebenarnya bukan gaya.
Ketika kita masuk ke gigi tinggi di tikungan yang sangat tajam, kita bisa merasakan tubuh kita terhimpit dinding mobil. Contoh lain adalah ketika kita sedang duduk di pesawat lepas landas, kita bisa merasakan “kekuatan” menekan kita ke kursi. Kekuatan ini sebenarnya adalah kelembaman tubuh.
Karena benda mengalami percepatan, inersia Andacenderung menolak kekuatan ini, dengan cara ini, kita merasakan kekuatan fiktif dalam arah yang berlawanan, yang sebenarnya adalah kekuatan kita kecenderungan untuk tetap berada dalam keadaan bergerak dimana kita berada. .
Contoh gaya fiktif yang baik adalah gaya sentrifugal. Ketika dalam gerakan melingkar, tubuh cenderung melarikan diri ke arah garis singgung ke kurva, seperti ketika kita memutar batu pada seutas tali dan melepaskannya. Bahwa kekuatansemu, yang menyebabkan batu menjaga tali tetap kencang, sebenarnya adalah kelembaman batu itu sendiri yang memanifestasikan dirinya terhadap penerapan gaya nyata, yang disebut gaya sentripetal.
Gaya sentripetal, dalam hal ini, dihasilkan oleh tarikan yang dilakukan tali pada batu dan, oleh karena itu, merupakan gaya nyata, yang selalu menunjuk ke pusat lintasan di mana batu bergerak. ITU gaya sentrifugal itu sebenarnya bukan gaya, tetapi ekspresi kelembaman benda yang dipercepat.
Baca juga: Trik rumus fisika
Rumus yang digunakan untuk menghitung gaya
Lihat rumus yang dapat digunakan untuk menghitung berbagai jenis gaya:
→ Gaya berat atau gaya gravitasi
G – konstanta gravitasi universal (6.67.10-11 m³kg-1s-2)
r - jarak dari pusat bumi (m)
Gaya gravitasi dan berat adalah sinonim. Dalam rumus di atas, kami menyatakan rumus yang digunakan untuk menghitung gaya gravitasi yang disebabkan oleh dua massa m dan M dan juga berat P, yang muncul karena medan gravitasi. g dari sebuah bintang. Dengan demikian, kita dapat memahami bahwa gaya gravitasi muncul dari interaksi antara massa dan medan gravitasi.
→ Gaya listrik
k0 – konstanta vakum elektrostatik (9,109 N.m²C-2)
DAN – medan listrik (N/C)
r – jarak antar muatan (m)
Gaya gravitasi dapat dihitung sangat mirip dengan gaya gravitasi. Selanjutnya, dapat dihitung dalam kaitannya dengan medan listrik.
→ Gaya magnet
Gaya magnet timbul dari interaksi muatan listrik q, dengan kecepatan v, dalam kaitannya dengan medan magnet B. Sudut dalam rumus diukur antara kecepatan dan medan magnet.
→ Gaya gesekan
- koefisien gesekan
N - Kekuatan normal
Gaya gesekan muncul sebagai akibat dari gaya tarik molekul, seperti gaya induksi dipol, juga dikenal sebagai Pasukan Van der Waals.
→ Kekuatan elastis
k - konstanta elastis (N/m)
x - deformasi (m)
Gaya elastis muncul ketika benda cenderung kembali ke bentuk semula ketika dikenai gaya eksternal.
→ kekuatan apung
d – kepadatan (kg/m³)
g – gravitasi (m/s²)
V – volume terendam (m³)
Gaya apung muncul ketika beberapa benda dimasukkan ke dalam cairan, seperti udara atmosfer atau air.
Meskipun berbeda satu sama lain, semua gaya yang dicontohkan di atas koheren secara dimensional, yaitu semuanya diukur dalam satuan yang sama, newton.
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
