Fogalom az ABC definíciójában

Evelyn Maitee Marin | 2022. június
ipari mérnök, MSc fizika és EdD

Az univerzumban minden test állandó kölcsönhatásban van, és ennek következtében végtelen számú erő felelős a az összes létező fizikai és kémiai jelenség közül: az elemek kombinációja kölcsönhatás, és ebben erők keletkeznek intermolekuláris. Makroszkópikus szinten is vannak bizonyítékok a kölcsönhatásokból eredő erőkre, például egy aktatáska felemeléséhez erőt kell alkalmazni.

Ahhoz, hogy a Hold keringhessen a Föld körül, a Földnek erőt kell kifejtenie rá, és a Földnek és más bolygóknak Naprendszer keringhet a Nap körül, kell, hogy legyenek olyan erők, amelyek ezt lehetővé teszik mozgalom. A fentiekből általánosságban kétféle interakció különböztethető meg: érintkezés és távolság.

érintkezési interakciók

Ezek azok, amelyek közvetlen érintkezést foglalnak magukban a testek között. Néhány példa az érintkezési erőkre:

Normál reakció (n): olyan erő, amely akkor keletkezik, amikor egy test felfekszik vagy megérinti a felületet. Nevét arról kapta, hogy ez az erő mindig az érintési síkra merőlegesen hat, és a felületről a testre irányul. Példák erre az erőre mindig előfordulnak, amikor egy személy sík felületen áll. vízszintes, mivel a talaj felfelé irányuló függőleges erőt fejt ki, hogy megtámasztja a testet és megakadályozza annak leesését. súly akció.

Feszültség (T): ezt a fajta erőt rugalmas (hajlítható) testek fejtik ki, például kötelek, kábelek, rugók vagy láncok, többek között. A feszültség kifejezés annak a ténynek köszönhető, hogy az egyetlen módja annak, ahogyan egy rugalmas elem, például egy kötél tud kifejteni az erő húz, mert ha kötéllel próbálod tolni, az elgörbül és nem fejt ki erőt néhány. A feszültség a kábellel párhuzamosan jelenik meg, és mindig elhagyja azt a testet, amelyre hat.

Súrlódási erő (Ff): az összes felületen jelenlévő érdességből eredő erő, amely ellenállást kelt a köztük lévő relatív mozgással szemben. Bármilyen simának tűnik is egy felület szabad szemmel, mindig vannak, legalábbis mikroszkopikus szinten, olyan szabálytalanságok, amelyek egyfajta tapadást okoznak, amely ellentétes elcsúszik két érintkező felület között, ezért a súrlódási erő az érintkezési felületet érintően és a mozgással (vagy a tendenciával) ellentétes módon jelenik meg. ugyanabból). A súrlódási erőknek két típusát különböztetjük meg: statikus és a kinetika (²).

A statikus súrlódási erő (F_fs): akkor hat, amikor a test nyugalomban van, de hajlamos a mozgásra. Ennek az erőnek a nagysága megegyezik azzal az erővel (vagy az erő összetevőjével), amely a mozgási hajlamot generálja, és eléri a maximális értékét a közelgő mozgás pillanatában az a pont, ahol a súrlódási erő egyenesen arányos a súrlódási erő normál reakciójával. felület. állandója arányosság statikus súrlódási együtthatónak (μ_s).

Másrészt a kinetikus súrlódási erő (F_fk), akkor érvényesül, ha relatív mozgás van a felületek között. Ez az erő megközelítőleg állandó, és nagyságát a kinetikus súrlódási együttható (μ) szorzásával határozzuk meg_k) a normál reakcióhoz.

A súrlódási együtthatók dimenzió nélküli mennyiségek, amelyek értéke az érintkező felületek természetétől függ. Értéke nulla és egység között van (0 < μ < 1), és kísérletileg kimutatták, hogy a statikus súrlódási tényező nagyobb, mint a kinetikus (μ_s > μ_k).

távolsági kölcsönhatások

Az ilyen típusú kölcsönhatások anélkül jönnek létre, hogy a kölcsönható testeknek fizikai kapcsolatban kell lenniük egymással. Ennek a jelenségnek az igazolására a fizika egy egész elméletet dolgozott ki, amelyet "térelméletnek" neveznek. lévén a mező valamely tulajdonsághoz kapcsolódó fizikai mennyiség térben és időben történő ábrázolása (tészta, elektromos töltés, mágneses anyagok). Általában a távoli interakciók három típusa különböztethető meg:

Gravitációs erő: ez egy erő vonzerő két tömegű test távolságra történő kölcsönhatása generálja, és nagysága engedelmeskedik a Törvény az egyetemes gravitációról:

Ahol:

F: a tömegek közötti vonzóerő nagysága
G: univerzális gravitációs állandó (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: testek tömegei
r: a tömegek közötti távolság

Elektromos erő: ez az erő olyan részecskék vagy testek között lép fel, amelyek elektromosan töltöttek, és Lehet vonzó vagy visszataszító, attól függően, hogy a töltetek előjelei eltérőek vagy azonosak. illetőleg. Ponttöltések esetén az elektromos erő nagysága a Coulomb-törvényből határozható meg:

ahol:

F: a töltések közötti vonzóerő nagysága
k: Coulomb-állandó (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
mit₁ és akkor₂: ponttöltések értékei
r: a töltések közötti távolság

Mágneses erő: a mozgó töltések hatására fellépő elektromágneses erő eredménye. A mágneses erő értéke a Lorentz-törvényből határozható meg:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Ahol:

F ⃗: mágneses erő
q: mozgó teher
v ⃗: sebesség rakomány mozgásának
B ⃗: mágneses tér

Az erők meghatározása

A klasszikus mechanikában a Newton-törvények magyarázatot adnak a testek közötti kölcsönhatásokra és az ezen kölcsönhatások eredményeként létrejövő erők meghatározására. Közelebbről Newton második törvénye azt fejezi ki, hogy a test által tapasztalt gyorsulás (a) egyenesen arányos a tömegével (m), és fordítottan arányos az alkalmazott erővel (F):

F = m • a

Fontos megjegyezni, hogy az erők vektormennyiségek, tehát van nagyságuk, irányuk és érzékelésük. A nagyságrendet a kifejezés fent, és az irány és az irány megegyezik a gyorsuláséval. Az erő mértékegységei a nemzetközi rendszerben egyenértékűek kg m/s2, azaz Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2