Siła: co to jest, rodzaje, wzory, przykłady

siła jest dynamicznym agentem odpowiedzialnym za zmianę stanu reszta lub ruch ciała. Kiedy siła jest przyłożona do ciała, może rozwinąć się przyśpieszenie, jak Prawa Newtonalub deformować. W naturze występują różne rodzaje siły, takie jak siłagrawitacyjny,siłaelektryczny,siłamagnetyczny,siłajądrowysilny i słaby,siłatarcia, siły wyporu itp.

siły są wielkości wektorowe które w związku z tym muszą być zdefiniowane zgodnie z twoim moduł,kierunek i sens. Moduł siły odnosi się do jej intensywności; kierunek dotyczy kierunków działania sił (na przykład poziomych i pionowych); każdy kierunek z kolei przedstawia dwa rozsądek: dodatni i ujemny, lewo i prawo, góra i dół itd.

W naturze istnieją różne rodzaje sił.
W naturze istnieją różne rodzaje sił.

Rodzaje siły

Według Międzynarodowy układ jednostek miar, niezależnie od jej charakteru, wielkość siły mierzy się w jednostce kg.m/s², jednak zwykle używamy wielkości niuton (N) oznaczyć taką jednostkę, jako hołd dla jednego z największych fizyków wszechczasów: Izaak Newton. Urządzenia używane do pomiaru sił nazywane są

dynamometry – sprężyny o znanych stałych sprężystości, które rozciągają się pod wpływem przyłożenia do nich pewnej siły.

Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)

W niektórych podręcznikach często definiuje się dwa rodzaje siły: siły na odległość, zwane również siłami polowymi, i siły kontaktowe. Do grupy sił na odległość zwykle zalicza się siłę ciężaru, siłę magnetyczną, siłę przyciągania między ładunkami i inne. W grupie sił kontaktowych używa się przykładów takich jak pchanie lub ciągnięcie czegoś, przykładanie siły trakcyjnej, sił tarcia, m.in.

Pomimo proponowanej definicji, konieczne jest wyjaśnienie, że nie ma sił kontaktowych. Wszystkie siły w przyrodzie powstają poprzez interakcję różnych pól, takich jak pole grawitacyjne i pole elektromagnetyczne.

Na zdjęciu widzimy, że mikroskopijnie powierzchnie są dość chropowate
Na zdjęciu widzimy, że mikroskopijnie powierzchnie są dość chropowate.

Nawet gdy czegoś dotykamy, nie ma kontaktu między naszą ręką a przedmiotem: w skali mikroskopowej atomy nie stykają się, ponieważ gdy są bardzo blisko, ich elektrosfery są zdeformowane, odpychając się nawzajem dzięki ładunkowi ich elektronów, które oddalają się od siebie w wyniku oddziaływania Twój pola elektryczne i magnetyczny. Jest kilka przypadków, w których jądra atomowe rzeczywiście stykają się. Sytuacje te obejmują: bardzo wysokowielkie ilościwenergia, jak te uzyskane w eksperymentach przeprowadzanych w akceleratorach cząstek.

Popatrzrównież:Zrozum, co się dzieje, gdy cząstki zderzają się z prędkością bliską prędkości światła that

Zobaczmy, jakie rodzaje sił istnieją w przyrodzie. Z sił opisanych poniżej powstają wszystkie znane zjawiska fizyczne. Sprawdź czym są i jakie są ich główne cechy:

  • siła grawitacji: znany również jako siła waga, to rodzaj siły, która powoduje, że dwa ciała o masie przyciągają się nawzajem. Siła ciężaru jest odpowiedzialna za utrzymywanie nas przywiązanych do Ziemi, a także za orbitę wszystkich planet wokół Słońca.
  • Siła elektryczna: odpowiada za przyciąganie lub odpychanie ładunków elektrycznych. Na przykład wiązania chemiczne powstają tylko z powodu różnicy ładunków między atomami. Siła elektryczna może spowodować elektrony obecne w przewodniki poruszają się w określonym kierunku, powodując powstawanie prądów elektrycznych, które z kolei mogą być wykorzystane do zasilania obwody elektryczne.
  • Siła magnetyczna: działa na ruchome ładunki. Ten rodzaj siły powoduje, że magnesy przyciągają się lub odpychają, w zależności od biegunowości pola magnetycznego. TEN siła magnetyczna powoduje również, że małe namagnesowane igły orientują się zgodnie z kierunkiem ziemskiego pola magnetycznego.
  • Silna i słaba siła jądrowa: odpowiadają za utrzymanie integralności jąder atomów. Silna siła jądrowa utrzymuje przyciąganie protonów, mimo że ich ładunki odpychają się nawzajem. Z kolei słabe oddziaływanie jądrowe utrzymuje razem kwarki, powodując na przykład powstawanie protonów i neutronów.

Siły takie jak trakcja,tarcie,popycha,holowniki,zwroty akcji,siłyelastyczny i inne, ogólnie określane jako siłymechanika, w rzeczywistości są to makroskopowe przejawy oddziaływań, które są w większości elektryczne.

Popatrzrównież:Fizyka kwantowa: gałąź fizyki zajmująca się badaniem zjawisk małowymiarowych

Siły i prawa Newtona

Pojęcie siły może być nieco niejasne, jeśli nie ma wyrażeń zdolnych do zdefiniowania go w spójny sposób. Prawa Newtona to zbiór praw definiujących siły i zachowanie.

Według Pierwsze prawo Newtona – prawo bezwładność, jeśli żadna siła nie działa na ciało lub jeśli siły działające na ciało znoszą się nawzajem, ciało to może być albo w spoczynku, albo w ruchu prostym i jednostajnym.

Oprócz pierwszego prawa Newtona, podstawowa zasada dynamiki, znany jako Drugie prawo Newtona, stwierdza, że ​​siła wypadkowa działająca na ciało jest równa masie tego ciała pomnożonej przez przyspieszenie wytworzone przez siłę wypadkową. Ponadto uzyskane przyspieszenie musi być zawsze w tym samym kierunku i w tym samym kierunku, co wypadkowa sił.

TEN Trzecie prawo Newtona, znany jako prawo akcji i reakcji, stwierdza, że ​​siły zawsze powstają parami. Jeśli ciało A wywiera siłę na ciało B, ciało B wytwarza na ciało A siłę o jednakowej wielkości i kierunku, ale w przeciwnym kierunku. Oprócz wskazania, że ​​siły akcji i reakcji są równej wielkości, trzecie prawo Newtona stwierdza również, że para akcji i reakcji nigdy nie może wystąpić w jednym ciele.

Sprawdź kilka przykładów, w których możemy zaobserwować prawo akcji i reakcji:

  • Kiedy idziemy, odpychamy ziemię do tyłu. Ziemia z kolei popycha nas do przodu.
  • Jeśli chcemy wspiąć się po linie, musimy ją ściągnąć w dół, aby można było nas wypchnąć do góry.
  • Jeśli w zanurzeniu odepchniemy brzeg basenu, zostaniemy odepchnięci. Nie obserwujemy tego zachowania poza wodą ze względu na siłę tarcia, która utrzymuje nas przywiązanych do podłoża.

Przeczytaj też: 7 pytań, na które wciąż nie ma odpowiedzi Fizyka

fikcyjne siły

Siłyfikcyjny są one obecne w ramach nieinercjalnych. Prawa Newtona są zdefiniowane wyłącznie dla: referencyjnyinercjały, to znaczy pozycje, które są w spoczynku lub w ruchu prostoliniowym ze stałą prędkością. Na przykład sytuacje związane z obrotem powodują pojawienie się sił fikcyjnych, które w rzeczywistości nie są siłami.

Kiedy wjeżdżamy na wyższy bieg w bardzo ostrym zakręcie, czujemy, jak nasze ciało wciska się w ściany samochodu. Innym przykładem jest to, że gdy siedzimy w startującym samolocie, możemy poczuć „siłę” dociskającą nas do siedzenia. Ta siła jest w rzeczywistości bezwładność ciał.

Ponieważ ciało podlega przyspieszeniu, twoja bezwładnośćma tendencję do opierania się tej sile, w ten sposób czujemy fikcyjną siłę w przeciwnym kierunku, która w rzeczywistości jest naszą tendencja do pozostawania w stanie ruchu, w którym się znajdujemy. .

Dobrym przykładem fikcyjnej siły jest siła odśrodkowa. W ruchu okrężnym ciała mają tendencję do ucieczki w kierunku tangens do krzywej, jak wtedy, gdy kręcimy kamieniem na sznurku i puszczamy go. Że siłapozorny, który powoduje, że kamień utrzymuje strunę naprężoną, jest w rzeczywistości bezwładnością samego kamienia, która objawia się przeciwko przyłożeniu rzeczywistej siły, zwanej siłą dośrodkową.

Siła dośrodkowa w tym przypadku jest wytwarzana przez naciąg wywierany przez strunę na kamień, a zatem jest to siła rzeczywista, która zawsze wskazuje środek trajektorii, po której porusza się kamień. TEN siła odśrodkowa w rzeczywistości nie jest to siła, ale wyraz bezwładności przyśpieszonego ciała.

Przeczytaj też: Sztuczki z formułami fizyki

Wzory używane do obliczania sił

Sprawdź wzory, których można używać do obliczania różnych rodzajów sił:

→ Siła waga lub siła grawitacyjna

sol – uniwersalna stała grawitacji (6,67,10-11 m³kg-1s-2)

r – odległość od środka Ziemi (m)

Siła grawitacji i waga są synonimami. W powyższych wzorach wyrażamy wzory używane do obliczenia siły grawitacyjnej spowodowanej przez dwie masy m i M, a także ciężar P, który powstaje w wyniku pola grawitacyjnego. sol gwiazdy. W ten sposób możemy zrozumieć, że siła grawitacyjna powstaje w wyniku interakcji między masami a polami grawitacyjnymi.

→ Siła elektryczna

k0 – stała podciśnienia elektrostatycznego (9,109 Nm²C-2)

I – pole elektryczne (N/C)

r – odległość między ładunkami (m)

Siłę grawitacyjną można obliczyć bardzo podobnie do siły grawitacyjnej. Ponadto można go obliczyć w odniesieniu do pola elektrycznego.

→ Siła magnetyczna

Siła magnetyczna powstaje w wyniku oddziaływania ładunku elektrycznego q, z prędkością v, w stosunku do pola magnetycznego B. Kąt θ we wzorze jest mierzony między prędkością a polem magnetycznym.

Pole magnetyczne magnesu oddziałuje z poruszającymi się ładunkami w proszku żelaza, poruszając je.
Pole magnetyczne magnesu oddziałuje z poruszającymi się ładunkami w proszku żelaza, poruszając je.

→ Siła tarcia

μ - współczynnik tarcia

N - Normalna siła

Siła tarcia powstaje w wyniku przyciągania molekularnego, takiego jak siły indukowane dipolem, znane również jako siły van der Waalsa.

→ Wytrzymałość elastyczna

k - stała sprężystości (N/m)

x - odkształcenie (m)

Siła sprężystości powstaje, gdy ciało ma tendencję do powrotu do swojego pierwotnego kształtu po przyłożeniu siły zewnętrznej.

→ siła wyporu

re – gęstość (kg/m³)

sol – grawitacja (m/s²)

V – objętość zanurzona (m³)

Siła wyporu powstaje, gdy jakieś ciało zostanie włożone do płynu, takiego jak powietrze atmosferyczne lub woda.

Pomimo tego, że różnią się od siebie, wszystkie zilustrowane powyżej siły są spójne wymiarowo, to znaczy wszystkie są mierzone w tej samej jednostce, niutonach.

Przeze mnie Rafael Helerbrock

Termometry i wagi termometryczne

Termometry i wagi termometryczne

W dzisiejszych czasach, jeśli mamy gorączkę, możemy mierzyć temperaturę ciała najróżniejszymi rod...

read more
Moment siły. Określanie momentu siły

Moment siły. Określanie momentu siły

Pytanie 1Zgodnie z badaniem statyki ciała sztywnego, a dokładniej w momencie działania siły, spra...

read more
Jaka jest prędkość prądu elektrycznego?

Jaka jest prędkość prądu elektrycznego?

Jak szybki jest prąd elektryczny?Być może już zauważyłeś, że po naciśnięciu włącznika lampa lub j...

read more