Έννοια στον ορισμό ABC

Έβελιν Μέιτι Μάριν | Ιούνιος 2022
Βιομηχανικός Μηχανικός, MSc in Physics, και EdD

Στο σύμπαν, όλα τα σώματα βρίσκονται σε συνεχή αλληλεπίδραση, και ως αποτέλεσμα, υπάρχει ένα άπειρο δυνάμεων που είναι υπεύθυνες για όλων των φυσικών και χημικών φαινομένων που έχουν υπάρξει: ο συνδυασμός στοιχείων είναι μια αλληλεπίδραση και σε αυτόν παράγονται δυνάμεις διαμοριακή. Επίσης, σε μακροσκοπικό επίπεδο υπάρχουν ενδείξεις δυνάμεων ως αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων, για παράδειγμα, για να σηκωθεί ένας χαρτοφύλακας, απαιτείται η εφαρμογή δύναμης.

Για να μπορέσει η Σελήνη να περιστραφεί γύρω από τη Γη, η Γη πρέπει να ασκήσει δύναμη πάνω της και για τη Γη και άλλους πλανήτες στην Ηλιακό σύστημα μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο, πρέπει να υπάρχουν δυνάμεις που το επιτρέπουν κίνηση. Από τα παραπάνω, δύο τύποι αλληλεπιδράσεων διακρίνονται γενικά: από επαφή και από απόσταση.

αλληλεπιδράσεις επαφής

Είναι εκείνα που περιλαμβάνουν άμεση επαφή μεταξύ των σωμάτων. Μερικά παραδείγματα δυνάμεων επαφής είναι:

Κανονική αντίδραση (n): είναι μια δύναμη που δημιουργείται όταν ένα σώμα ακουμπά ή αγγίζει μια επιφάνεια. Το όνομά του οφείλεται στο γεγονός ότι αυτή η δύναμη δρα πάντα κάθετα στο εφαπτομενικό επίπεδο επαφής και κατευθύνεται από την επιφάνεια προς το σώμα. Παραδείγματα αυτής της δύναμης εμφανίζονται συνεχώς όταν ένα άτομο στέκεται σε μια επίπεδη επιφάνεια. οριζόντια, αφού το έδαφος ασκεί μια ανοδική κατακόρυφη δύναμη για να στηρίξει το σώμα και να αποτρέψει την πτώση του. δράση βάρους.

Ένταση (Τ): αυτό το είδος δύναμης ασκείται από εύκαμπτα σώματα (μπορεί να λυγιστούν) όπως σχοινιά, καλώδια, ελατήρια ή αλυσίδες, μεταξύ άλλων. Ο όρος τάση οφείλεται στο γεγονός ότι ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορεί να ασκηθεί ένα εύκαμπτο στοιχείο όπως ένα σχοινί δύναμη είναι το τράβηγμα, αφού αν προσπαθήσεις να σπρώξεις με ένα σχοινί, θα λυγίσει και δεν ασκείται δύναμη μερικοί. Η τάση αναπαρίσταται παράλληλα με το καλώδιο και αφήνοντας πάντα το σώμα πάνω στο οποίο ενεργεί.

Δύναμη τριβής (Ff): είναι μια δύναμη που πηγάζει από την τραχύτητα που παρουσιάζουν όλες οι επιφάνειες, η οποία δημιουργεί αντίσταση στη σχετική κίνηση μεταξύ τους. Ανεξάρτητα από το πόσο λεία μπορεί να φαίνεται μια επιφάνεια με γυμνό μάτι, υπάρχουν πάντα, τουλάχιστον σε μικροσκοπικό επίπεδο, ανωμαλίες που προκαλούν ένα είδος λαβής που αντιτίθεται στην ολίσθηση μεταξύ δύο επιφανειών σε επαφή, επομένως, η δύναμη τριβής παριστάνεται εφαπτομένη στην επιφάνεια επαφής και αντίθετη προς την κίνηση (ή την τάση από τα ίδια). Διακρίνονται δύο τύποι δυνάμεων τριβής: στατικός και η κινητική (²).

Η δύναμη στατικής τριβής (F_fs): δρα όταν το σώμα είναι σε ηρεμία αλλά με τάση για κίνηση. Το μέγεθος αυτής της δύναμης είναι ίσο με τη δύναμη (ή τη συνιστώσα της δύναμης) που δημιουργεί την τάση για κίνηση και φτάνει τη μέγιστη τιμή της στο τη στιγμή που συμβαίνει επικείμενη κίνηση, το σημείο στο οποίο η δύναμη τριβής είναι ευθέως ανάλογη με την κανονική αντίδραση του επιφάνεια. η σταθερά του αναλογικότητα ονομάζεται συντελεστής στατικής τριβής (μ_μικρό).

Από την άλλη πλευρά, το κινητική δύναμη τριβής (F_fk), ασκείται όταν υπάρχει σχετική κίνηση μεταξύ των επιφανειών. Αυτή η δύναμη είναι περίπου σταθερή και το μέγεθός της προσδιορίζεται πολλαπλασιάζοντας τον συντελεστή κινητικής τριβής (μ_κ) για την κανονική αντίδραση.

Οι συντελεστές τριβής είναι αδιάστατα μεγέθη των οποίων η τιμή εξαρτάται από τη φύση των επιφανειών που έρχονται σε επαφή. Η τιμή του είναι μεταξύ μηδέν και μονάδας (0 < μ < 1), και πειραματικά έχει αποδειχθεί ότι ο στατικός συντελεστής τριβής είναι μεγαλύτερος από τον κινητικό (μ_μικρό > μ_κ).

αλληλεπιδράσεις απόστασης

Αυτοί οι τύποι αλληλεπιδράσεων προκύπτουν χωρίς την ανάγκη τα αλληλεπιδρώντα σώματα να βρίσκονται σε φυσική επαφή μεταξύ τους. Για να δικαιολογήσει αυτό το φαινόμενο, η Φυσική έχει αναπτύξει μια ολόκληρη θεωρία που ονομάζεται «θεωρία πεδίου». είναι το πεδίο μια αναπαράσταση στο χώρο και το χρόνο μιας φυσικής ποσότητας που σχετίζεται με κάποια ιδιότητα (ζύμη, ηλεκτρικό φορτίο, μαγνητικά υλικά). Γενικά, μπορούν να διακριθούν τρεις τύποι απομακρυσμένων αλληλεπιδράσεων:

Βαρυτική δύναμη: είναι δύναμη του αξιοθεατο που δημιουργείται από την αλληλεπίδραση σε απόσταση δύο σωμάτων με μάζα και το μέγεθός της υπακούει στην Νόμος της Παγκόσμιας Βαρύτητας:

Οπου:

F: μέγεθος της ελκτικής δύναμης μεταξύ των μαζών
G: καθολική σταθερά βαρύτητας (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: μάζες σωμάτων
r: απόσταση διαχωρισμού μεταξύ των μαζών

Ηλεκτρική δύναμη: αυτή η δύναμη εμφανίζεται μεταξύ σωματιδίων ή σωμάτων που είναι ηλεκτρικά φορτισμένα και Μπορεί να είναι ελκυστικό ή αποκρουστικό, ανάλογα με το αν τα σημάδια των χρεώσεων είναι διαφορετικά ή ίδια. αντίστοιχα. Για σημειακά φορτία, το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης μπορεί να προσδιοριστεί από το νόμο του Κουλόμπ:

όπου:

F: μέγεθος της ελκτικής δύναμης μεταξύ των φορτίων
k: Η σταθερά του Κουλόμπ (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
τι₁ και τι₂: τιμές πόντων
r: απόσταση διαχωρισμού μεταξύ των φορτίων

Μαγνητική δύναμη: είναι το αποτέλεσμα της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης ως αποτέλεσμα κινούμενων φορτίων. Η τιμή της μαγνητικής δύναμης μπορεί να προσδιοριστεί από το νόμο του Lorentz:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Οπου:

F ⃗: μαγνητική δύναμη
q: κινούμενο φορτίο
v ⃗: Ταχύτητα της μετακίνησης φορτίου
B ⃗: μαγνητικό πεδίο

Προσδιορισμός δυνάμεων

Στην κλασική μηχανική, οι Νόμοι του Νεύτωνα προσφέρουν μια εξήγηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των σωμάτων και τον προσδιορισμό των δυνάμεων που δημιουργούνται ως αποτέλεσμα αυτών των αλληλεπιδράσεων. Συγκεκριμένα, ο Δεύτερος Νόμος του Νεύτωνα εκφράζει ότι η επιτάχυνση που βιώνει ένα σώμα (a) είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα του (m) και αντιστρόφως ανάλογη με την εφαρμοζόμενη δύναμη (F):

F = m • α

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι δυνάμεις είναι διανυσματικά μεγέθη, επομένως έχουν μέγεθος, κατεύθυνση και αισθήσεις. Το μέγεθος καθορίζεται από το έκφραση παραπάνω, και η κατεύθυνση και η κατεύθυνση θα είναι ίδια με αυτές της επιτάχυνσης. Οι μονάδες ισχύος στο διεθνές σύστημα είναι ισοδύναμες με kg m/s2, δηλαδή Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2