Konsept i definisjon ABC

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

I universet er alle kropper i konstant interaksjon, og som en konsekvens er det en uendelighet av krefter som er ansvarlige for av alle de fysiske og kjemiske fenomenene som har eksistert: kombinasjonen av elementer er en interaksjon, og i den produseres krefter intermolekylært. Også på makroskopisk nivå er det bevis på krefter som et resultat av interaksjoner, for eksempel for å løfte en koffert, er det nødvendig å bruke en kraft.

For at månen skal gå i bane rundt jorden, må jorden utøve en kraft på den, og for jorden og andre planeter i Solsystemet kan gå i bane rundt Solen, må det være krefter som tillater dette bevegelse. Fra det ovenstående kan to typer interaksjoner generelt skilles: ved kontakt og avstand.

kontaktinteraksjoner

De er de som involverer direkte kontakt mellom kropper. Noen eksempler på kontaktkrefter er:

Normal reaksjon (n): er en kraft som genereres når en kropp hviler på eller berører en overflate. Navnet skyldes det faktum at denne kraften alltid virker vinkelrett på kontaktplanet og er rettet fra overflaten til kroppen. Eksempler på denne kraften oppstår hele tiden når en person står på en flat overflate. horisontalt, siden bakken utøver en oppadgående vertikal kraft for å støtte kroppen og forhindre at den faller ned. vekt handling.

Spenning (T): denne typen kraft utøves av fleksible legemer (kan bøyes) som blant annet tau, kabler, fjærer eller kjettinger. Begrepet spenning skyldes det faktum at den eneste måten et fleksibelt element som et tau kan utøve kraften trekker, siden hvis du prøver å presse med et tau, vil den bøye seg og ingen kraft påføres noen. Spenningen er representert parallelt med kabelen og forlater alltid kroppen som den virker på.

Friksjonskraft (Ff): det er en kraft som stammer fra ruheten som alle overflatene presenterer, som genererer en motstand mot den relative bevegelsen mellom dem. Uansett hvor glatt en overflate kan virke med det blotte øye, er det alltid, i det minste på et mikroskopisk nivå, uregelmessigheter som forårsaker et slags grep som motsetter seg gli mellom to flater i kontakt, derfor er friksjonskraften representert tangent til kontaktflaten og motsatt av bevegelsen (eller tendensen av det samme). To typer friksjonskrefter skilles: statisk og kinetikken (²).

Den statiske friksjonskraften (F_fs): virker når kroppen er i ro, men med en tendens til å bevege seg. Størrelsen på denne kraften er lik kraften (eller komponenten av kraften) som genererer tendensen til å bevege seg, og når sin maksimale verdi ved øyeblikk hvor forestående bevegelse oppstår, punktet der friksjonskraften er direkte proporsjonal med den normale reaksjonen til flate. konstanten av proporsjonalitet kalles koeffisienten for statisk friksjon (μ_s).

På den annen side kinetisk friksjonskraft (F_fk), utøves når det er relativ bevegelse mellom overflatene. Denne kraften er tilnærmet konstant og dens størrelse bestemmes ved å multiplisere koeffisienten for kinetisk friksjon (μ_k) for normal reaksjon.

Friksjonskoeffisienter er dimensjonsløse størrelser hvis verdi avhenger av arten av overflatene i kontakt. Verdien er mellom null og enhet (0 < μ < 1), og eksperimentelt har det vist seg at den statiske friksjonskoeffisienten er større enn den kinetiske (μ_s > μ_k).

avstandsinteraksjoner

Denne typen interaksjoner oppstår uten at de samvirkende kroppene trenger å være i fysisk kontakt med hverandre. For å rettferdiggjøre dette fenomenet har fysikk utviklet en hel teori kalt "feltteori", å være feltet en representasjon i rom og tid av en fysisk mengde knyttet til en egenskap (deig, elektrisk ladning, magnetiske materialer). Generelt kan tre typer fjerninteraksjoner skilles:

Gravitasjonskraft: det er en kraft av tiltrekning generert av samspillet i en avstand av to kropper med masse, og dens størrelse adlyder Lov av universell gravitasjon:

Hvor:

F: størrelsen på tiltrekningskraften mellom massene
G: universell gravitasjonskonstant (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: masser av kropper
r: separasjonsavstand mellom massene

Elektrisk kraft: denne kraften oppstår mellom partikler eller kropper som er elektrisk ladet, og Det kan være attraktivt eller frastøtende, avhengig av om tegnene på anklagene er forskjellige eller like. hhv. For punktladninger kan størrelsen på den elektriske kraften bestemmes fra Coulombs lov:

hvor:

F: størrelsen på tiltrekningskraften mellom ladningene
k: Coulombs konstant (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
hva₁ og hva₂: verdier av punktladninger
r: separasjonsavstand mellom ladningene

Magnetisk kraft: er resultatet av den elektromagnetiske kraften som et resultat av bevegelige ladninger. Verdien av den magnetiske kraften kan bestemmes fra Lorentz lov:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Hvor:

F ⃗: magnetisk kraft
q: last i bevegelse
v ⃗: hastighet av lastbevegelse
B ⃗: magnetisk felt

Fastsettelse av krefter

I klassisk mekanikk tilbyr Newtons lover en forklaring på samspillet mellom kropper og bestemmelsen av kreftene som genereres som et resultat av disse interaksjonene. Spesielt uttrykker Newtons andre lov at akselerasjonen som oppleves av et legeme (a) er direkte proporsjonal med massen (m) og omvendt proporsjonal med den påførte kraften (F):

F = m • a

Det er viktig å merke seg at krefter er vektormengder, så de har størrelse, retning og sanser. Størrelsen bestemmes av uttrykk ovenfor, og retningen og retningen vil være den samme som for akselerasjonen. Styrkeenhetene i det internasjonale systemet tilsvarer kg m/s2, dvs. Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2