Jėga: kas tai yra, tipai, formulės, pavyzdžiai

Jėga yra dinaminis agentas, atsakingas už būsenos keitimą pailsėti arba judėjimas kūno. Kūnui pritaikius jėgą, jis gali išsivystyti a pagreitis, kaip Niutono dėsniaiarba deformuotis. Gamtoje yra įvairių jėgos rūšių, tokių kaip jėgagravitacinis,jėgaelektrinis,jėgamagnetinis,jėgabranduolinėstiprus ir silpnas,jėgatrinties, plūduriuojančios jėgos ir kt.

jėgos yra vektoriniai dydžiai kuriuos todėl reikia apibrėžti pagal jūsų modulis,kryptis ir prasme. Jėgos modulis nurodo jos intensyvumą; The kryptis jis susijęs su jėgų veikimo kryptimis (pavyzdžiui, horizontaliai ir vertikaliai); kiekviena kryptis savo ruožtu pateikia dvi juslės: teigiamas ir neigiamas, kairysis ir dešinysis, aukštyn ir žemyn ir kt.

Jėgos rūšys

Pagal Tarptautinė vienetų sistema, neatsižvelgiant į jo pobūdį, jėgos kiekis matuojamas kg.m / s², tačiau mes paprastai naudojame dydį niutonas (N) paskirti tokį vienetą kaip duoklę vienam didžiausių visų laikų fizikų: Izaokas Niutonas. Vadinami prietaisai, naudojami jėgoms matuoti

instagram story viewer

dinamometrai - žinomų elastinių konstantų spyruoklės, kurios išsitempia, kai joms veikia tam tikra jėga.

Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)

Kai kuriuose vadovėliuose įprasta apibrėžti du stiprumo tipus: jėgos per atstumą, taip pat žinomas kaip lauko pajėgos, ir kontaktinės jėgos. Į jėgų grupę per atstumą įprasta įtraukti svorio jėgą, magnetinę jėgą, traukos jėgą tarp krūvių ir kitų. Kontaktinių jėgų grupėje naudojami pavyzdžiai, pavyzdžiui, kažko stumdymas ar tempimas, traukos, trinties jėgų taikymas ir kt.

Nepaisant pasiūlyto apibrėžimo, būtina patikslinti, kad nėra kontaktinių jėgų. Visos jėgos gamtoje atsiranda sąveikaujant skirtingiems laukams, tokiems kaip gravitacinis laukas ir elektromagnetinis laukas.

Paveikslėlyje matome, kad mikroskopiškai paviršiai yra gana šiurkštūs.

Net kai ką nors paliečiame, nėra jokio kontakto tarp mūsų rankos ir objekto: mikroskopinėje skalėje atomai neliečia, nes, būdami labai arti, jų elektrosferos yra deformuoti, atstumdami vienas kitą dėl jų elektronų krūvio, kurie juda atskirai dėl tavo elektriniai laukai ir magnetinis. Yra nedaug atvejų, kai atomų branduoliai iš tikrųjų liečiasi. Šios situacijos apima labai aukštaikiekiaiįenergija, kaip ir gautų eksperimentų metu, atliktų dalelių greitintuvų viduje.

Pažiūrėktaip pat:Supraskite, kas atsitinka, kai dalelės susiduria greičiu, artimu šviesos greičiui

Pažiūrėkime, kokios jėgų rūšys egzistuoja gamtoje. Iš žemiau aprašytų jėgų kyla visi žinomi fiziniai reiškiniai. Patikrinkite, kokie jie yra ir kokie yra jų pagrindiniai bruožai:

gravitacinė jėga: taip pat žinomas kaip stiprumo svoris, yra jėgos rūšis, dėl kurios du masę turintys kūnai traukia vienas kitą. Svorio jėga yra atsakinga už tai, kad mus pririštų prie Žemės, taip pat už visų aplink Saulę esančių planetų orbitą.
Elektros jėga: yra atsakingas už elektros krūvių pritraukimą ar atstūmimą. Pavyzdžiui, cheminės jungtys atsiranda tik dėl to, kad skiriasi atomų krūvis. Elektros jėga gali sukelti elektronus, esančius laidininkai judėti tam tikra kryptimi, sukeldami elektros sroves, kurias savo ruožtu galima naudoti energijai elektros grandinės.
Magnetinė jėga: veikia judančius krovinius. Dėl šios jėgos magnetai pritraukia arba atstumia vienas kitą, atsižvelgiant į magnetinio lauko poliškumą. magnetinė jėga dėl to mažos įmagnetintos adatos orientuojasi pagal Žemės magnetinio lauko kryptį.
Stipri ir silpna branduolinė jėga: yra atsakingi už atomų branduolių vientisumo palaikymą. Stiprios branduolinės jėgos išlaiko protonus, nors jų užtaisai vienas kitą atstumia. Savo ruožtu silpna branduolinė jėga sulaiko kvarkus kartu, sukeldama, pavyzdžiui, protonus ir neutronus.

Tokios jėgos trauka,trintis,stumia,vilkikai,posūkiai,jėgoselastinga ir kiti, paprastai apibūdinami kaip jėgosmechanika, iš tikrųjų tai yra makroskopinės sąveikos apraiškos, kurios dažniausiai yra elektrinės.

Pažiūrėktaip pat:Kvantinė fizika: fizikos šaka, tirianti mažų matmenų reiškinius

Niutono jėgos ir įstatymai

Jėgos samprata gali būti šiek tiek miglota, jei nėra išraiškų, galinčių ją nuosekliai apibrėžti. Niutono dėsniai yra įstatymų rinkinys, apibrėžiantis, kas yra jėgos ir koks elgesys.

Pagal 1-asis Niutono dėsnis - inercija, jei kūną neveikia jėga arba kūną veikiančios jėgos vienas kitą pašalina, šis kūnas gali būti ramybės būsenoje arba tiesiu ir tolygiu judesiu.

Be pirmojo Niutono dėsnio, pagrindinis dinamikos principas, žinomas kaip 2-asis Niutono dėsnis, teigiama, kad grynoji kūno jėga yra lygi to kūno masei, padaugintai iš grynosios jėgos sukurto pagreičio. Be to, įgytas pagreitis visada turi būti ta pačia kryptimi ir ta pačia kryptimi, kaip ir jėgų rezultatas.

Trečiasis Niutono dėsnis, žinomas kaip veikimo ir reakcijos dėsnis, teigia, kad jėgos visada kyla poromis. Jei kūnas A daro jėgą kūnui B, kūnas B kūnui A sukuria vienodo dydžio ir krypties jėgą, tačiau priešinga kryptimi. Trečiasis Niutono dėsnis ne tik nurodo, kad veikimo ir reakcijos jėgos yra vienodo dydžio, bet ir veiksmo bei reakcijos pora niekada negali įvykti viename kūne.

Peržiūrėkite keletą pavyzdžių, kur galime stebėti veikimo ir reakcijos dėsnį:

Eidami stumiame žemę atgal. Savo ruožtu žemė stumia mus į priekį.
Jei norime lipti virve, turime ją nusitempti žemyn, kad galėtume stumti aukštyn.
Jei panardinę stumiame baseino kraštą, esame nustumti atgal. Mes nepastebime šio elgesio be vandens dėl trinties jėgos, kuri palaiko mus prie žemės.

Taip pat skaitykite: 7 klausimai, į kuriuos vis dar neatsakyta fizikos

fiktyvios jėgos

Pajėgosišgalvotas jie yra neinerciniuose rėmuose. Niutono dėsniai yra apibrėžti išimtinai referencinisinercijos, tai yra pozicijos, kurios yra ramybės būsenoje arba yra tiesaus judesio, pastovaus greičio. Pavyzdžiui, situacijos, susijusios su rotacijomis, skatina fiktyvių jėgų atsiradimą, kurios iš tikrųjų nėra jėgos.

Kai įjungiame aukštą pavarą labai staigiu posūkiu, galime pajusti, kaip kūnas tupi prie automobilio sienų. Kitas pavyzdys - kai sėdime kylančiame lėktuve, galime pajusti „jėgą“, prispaudžiančią mus prie sėdynės. Ši jėga iš tikrųjų yra inercija kūnų.

Kadangi kūnas yra pagreitinamas, tavo inercijalinkęs priešintis šiai jėgai, tokiu būdu mes jaučiame fiktyvią jėgą priešinga kryptimi, kuri iš tikrųjų yra mūsų polinkis likti judėjimo būsenoje, kurioje esame. .

Geras fiktyvios jėgos pavyzdys yra išcentrinė jėga. Sukdami sukamuosius judesius, kūnai linkę pabėgti kryptimi liestinė iki kreivės, kaip tada, kai sukame akmenį ant virvelės ir atleidžiame. Tai jėgaakivaizdus, kuris priverčia akmenį įtempti stygą, iš tikrųjų yra paties akmens inercija, pasireiškianti prieš realios jėgos, vadinamos centripetaline jėga, taikymą.

Centripetalinė jėga šiuo atveju susidaro dėl stygos įtempimo ant akmens, todėl tai yra tikra jėga, kuri visada rodo trajektorijos, kuria akmuo juda, centrą. išcentrinė jėga iš tikrųjų tai nėra jėga, o pagreitinto kūno inercijos išraiška.

Taip pat skaitykite: Fizikos formulės gudrybės

Jėgoms apskaičiuoti naudojamos formulės

Peržiūrėkite formules, kurias galima naudoti apskaičiuojant skirtingas jėgų rūšis:

→ Jėgos svoris arba gravitacinė jėga

G - universali gravitacijos konstanta (6,67,10-11 m³kg^-1s^-2)

r - atstumas nuo Žemės centro (m)

Traukos jėga ir svoris yra sinonimai. Pirmiau pateiktose formulėse išreiškiame formules, naudojamas apskaičiuojant gravitacijos jėgą, kurią sukelia dvi masės m ir M, taip pat svorį P, atsirandantį dėl gravitacijos lauko. g žvaigždės. Taigi galime suprasti, kad gravitacijos jėga atsiranda dėl masių ir gravitacijos laukų sąveikos.

→ Elektros jėga

k₀ - elektrostatinė vakuumo konstanta (9.10⁹ N.m²C^-2)

IR - elektrinis laukas (N / C)

r - atstumas tarp krūvių (m)

Gravitacinę jėgą galima apskaičiuoti labai panašiai kaip gravitacinę jėgą. Be to, jį galima apskaičiuoti atsižvelgiant į elektrinį lauką.

→ Magnetinė jėga

Magnetinė jėga atsiranda dėl elektrinio krūvio q sąveikos su greičiu v magnetinio lauko B atžvilgiu. Kampas θ formulėje matuojamas tarp greičio ir magnetinio lauko.