Begreb i definition ABC

Evelyn Maitee Marin | juni 2022
Industriingeniør, MSc i fysik og EdD

I universet er alle legemer i konstant interaktion, og som en konsekvens heraf er der en uendelighed af kræfter, der er ansvarlige for af alle de fysiske og kemiske fænomener, der har eksisteret: kombinationen af ​​elementer er en vekselvirkning, og i den produceres kræfter intermolekylære. Også på det makroskopiske niveau er der tegn på kræfter som følge af interaktioner, for eksempel for at løfte en dokumentmappe, er det nødvendigt at anvende en kraft.

For at Månen kan kredse om Jorden, skal Jorden udøve en kraft på den, og for Jorden og andre planeter i Solsystem kan kredse om Solen, skal der være kræfter, der tillader dette bevægelse. Fra ovenstående kan der generelt skelnes mellem to typer interaktioner: ved kontakt og ved afstand.

kontakt interaktioner

Det er dem, der involverer direkte kontakt mellem kroppe. Nogle eksempler på kontaktkræfter er:

Normal reaktion (n): er en kraft, der genereres, når en krop hviler på eller rører en overflade. Dens navn skyldes det faktum, at denne kraft altid virker vinkelret på tangentkontaktplanet og er rettet fra overfladen til kroppen. Eksempler på denne kraft opstår hele tiden, når en person står på en flad overflade. vandret, da jorden udøver en opadgående lodret kraft for at støtte kroppen og forhindre den i at falde ned. vægt handling.

Spænding (T): denne type kraft udøves af fleksible legemer (kan bøjes) som blandt andet reb, kabler, fjedre eller kæder. Udtrykket spænding skyldes det faktum, at den eneste måde, hvorpå et fleksibelt element som et reb kan udøve kraft trækker, da hvis du forsøger at skubbe med et reb, vil det bøje, og der påføres ingen kraft nogle. Spændingen er repræsenteret parallelt med kablet og forlader altid den krop, den virker på.

Friktionskraft (Ff): det er en kraft, der stammer fra den ruhed, som alle overfladerne frembyder, hvilket genererer en modstand mod den relative bevægelse mellem dem. Uanset hvor glat en overflade kan se ud for det blotte øje, er der altid, i det mindste på et mikroskopisk niveau, uregelmæssigheder, der forårsager en slags greb, der modarbejder glide mellem to overflader i kontakt, derfor er friktionskraften repræsenteret tangent til kontaktfladen og modsat bevægelsen (eller tendensen af samme). Der skelnes mellem to typer friktionskræfter: statisk og kinetikken (²).

Den statiske friktionskraft (F_fs): virker, når kroppen er i hvile, men med en tendens til at bevæge sig. Størrelsen af ​​denne kraft er lig med den kraft (eller komponent af kraften), der genererer tendensen til at bevæge sig, og når sin maksimale værdi ved det øjeblik, hvor forestående bevægelse opstår, det punkt, hvor friktionskraften er direkte proportional med den normale reaktion af overflade. konstanten af proportionalitet kaldes den statiske friktionskoefficient (μ_s).

På den anden side kinetisk friktionskraft (F_fk), udøves, når der er relativ bevægelse mellem overfladerne. Denne kraft er tilnærmelsesvis konstant, og dens størrelse bestemmes ved at gange den kinetiske friktionskoefficient (μ_k) for den normale reaktion.

Friktionskoefficienter er dimensionsløse størrelser, hvis værdi afhænger af arten af ​​overfladerne i kontakt. Dens værdi er mellem nul og enhed (0 < μ < 1), og eksperimentelt har det vist sig, at den statiske friktionskoefficient er større end den kinetiske (μ_s > μ_k).

afstandsinteraktioner

Disse typer af interaktioner opstår uden behov for, at de interagerende kroppe er i fysisk kontakt med hinanden. For at retfærdiggøre dette fænomen har Fysik udviklet en hel teori kaldet "feltteori", at være feltet en repræsentation i rum og tid af en fysisk størrelse forbundet med en eller anden egenskab (dej, elektrisk ladning, magnetiske materialer). Generelt kan der skelnes mellem tre typer fjerninteraktioner:

Gravitationskraft: det er en kraft af attraktion genereret af interaktionen i en afstand af to kroppe med masse, og dens størrelse adlyder Lov af universel gravitation:

Hvor:

F: størrelsen af ​​tiltrækningskraften mellem masserne
G: universel gravitationskonstant (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: masser af legemer
r: adskillelsesafstand mellem masserne

Elektrisk kraft: denne kraft opstår mellem partikler eller legemer, der er elektrisk ladede, og Det kan være attraktivt eller frastødende, alt efter om tegnene på anklagerne er forskellige eller ens. henholdsvis. For punktladninger kan størrelsen af ​​den elektriske kraft bestemmes ud fra Coulombs lov:

hvor:

F: størrelsen af ​​tiltrækningskraften mellem ladningerne
k: Coulombs konstant (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
hvad₁ og hvad₂: værdier af punktafgifter
r: adskillelsesafstand mellem ladningerne

Magnetisk kraft: er resultatet af den elektromagnetiske kraft som følge af bevægelige ladninger. Værdien af ​​den magnetiske kraft kan bestemmes ud fra Lorentz's lov:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Hvor:

F ⃗: magnetisk kraft
q: last i bevægelse
v ⃗: hastighed af lastens bevægelse
B ⃗: magnetisk felt

Bestemmelse af kræfter

I klassisk mekanik tilbyder Newtons love en forklaring på vekselvirkningerne mellem legemer og bestemmelsen af ​​de kræfter, der genereres som et resultat af disse vekselvirkninger. Især udtrykker Newtons anden lov, at accelerationen, som et legeme (a) oplever, er direkte proportional med dets masse (m) og omvendt proportional med den påførte kraft (F):

F = m • a

Det er vigtigt at bemærke, at kræfter er vektorstørrelser, så de har størrelse, retning og sanser. Størrelsen bestemmes af udtryk ovenfor, og retningen og retningen vil være den samme som accelerationens. Styrkeenhederne i det internationale system svarer til kg m/s2det vil sige Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2