Concept în definiția ABC

Evelyn Maitee Marin | iunie 2022
Inginer industrial, MSc în fizică și EdD

În univers, toate corpurile sunt în interacțiune constantă și, în consecință, există o infinitate de forțe care sunt responsabile pentru dintre toate fenomenele fizice și chimice care au existat: combinația de elemente este o interacțiune, iar în ea se produc forțe intermolecular. De asemenea, la nivel macroscopic există dovezi ale forțelor ca urmare a interacțiunilor, de exemplu, pentru a ridica o servietă, este necesară aplicarea unei forțe.

Pentru ca Luna să orbiteze în jurul Pământului, Pământul trebuie să exercite o forță asupra acestuia, iar pentru Pământ și alte planete din Sistem solar poate orbiti în jurul Soarelui, trebuie să existe forțe care să permită acest lucru circulaţie. Din cele de mai sus se pot distinge în general două tipuri de interacțiuni: prin contact și prin distanță.

interacțiuni de contact

Sunt cele care implică contact direct între corpuri. Câteva exemple de forțe de contact sunt:

Reacție normală (n): este o forță care este generată atunci când un corp se sprijină pe sau atinge o suprafață. Denumirea sa se datorează faptului că această forță acționează întotdeauna perpendicular pe planul tangent de contact și este direcționată de la suprafață către corp. Exemple ale acestei forțe apar tot timpul când o persoană stă pe o suprafață plană. orizontal, deoarece solul exercită o forță verticală ascendentă pentru a sprijini corpul și a împiedica căderea acestuia. acțiunea greutății.

Tensiune (T): acest tip de forță este exercitată de corpuri flexibile (pot fi îndoite) precum frânghii, cabluri, arcuri sau lanțuri, printre altele. Termenul de tensiune se datorează faptului că singurul mod în care poate exercita un element flexibil precum o frânghie forța este tragerea, deoarece dacă încerci să împingi cu o frânghie, aceasta se va îndoi și nu se aplică nicio forță niste. Tensiunea este reprezentata paralel cu cablul si parasind mereu corpul asupra caruia actioneaza.

Forța de frecare (Ff): este o forță care provine din rugozitatea pe care o prezintă toate suprafețele, care generează o rezistență la mișcarea relativă dintre ele. Oricât de netedă ar părea o suprafață cu ochiul liber, există întotdeauna, cel puțin la nivel microscopic, nereguli care provoacă un fel de prindere care se opune alunecarea intre doua suprafete in contact, prin urmare, forta de frecare este reprezentata tangent la suprafata de contact si opus miscarii (sau tendintei de acelasi). Se disting două tipuri de forțe de frecare: static si cinetica (²).

Forța de frecare statică (F_fs): actioneaza atunci cand corpul este in repaus dar cu tendinta de miscare. Mărimea acestei forțe este egală cu forța (sau componenta forței) care generează tendința de mișcare și atinge valoarea sa maximă la instant în care are loc mișcarea iminentă, punctul în care forța de frecare este direct proporțională cu reacția normală a suprafaţă. constanta a proporționalitatea se numește coeficient de frecare statică (μ_s).

Pe de altă parte, cel forța de frecare cinetică (F_fk), se exercită atunci când există mișcare relativă între suprafețe. Această forță este aproximativ constantă și mărimea ei este determinată prin înmulțirea coeficientului de frecare cinetică (μ_k) pentru reacția normală.

Coeficienții de frecare sunt mărimi adimensionale a căror valoare depinde de natura suprafețelor în contact. Valoarea lui este între zero și unitate (0 < μ < 1), iar experimental s-a demonstrat că coeficientul static de frecare este mai mare decât cel cinetic (μ_s > μ_k).

interacțiuni la distanță

Aceste tipuri de interacțiuni apar fără a fi nevoie ca corpurile care interacționează să fie în contact fizic unele cu altele. Pentru a justifica acest fenomen, Fizica a dezvoltat o întreagă teorie numită „teoria câmpului”, câmpul fiind o reprezentare în spațiu și timp a unei mărimi fizice asociate unei proprietăți (aluat, incarcare electrica, materiale magnetice). În general, se pot distinge trei tipuri de interacțiuni la distanță:

Forța gravitațională: este o forță de atracţie generat de interacțiunea la distanța a două corpuri cu masă, iar mărimea sa se supune Lege a gravitației universale:

Unde:

F: mărimea forței de atracție dintre mase
G: constantă gravitațională universală (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: mase de corpuri
r: distanta de separare intre mase

Forța electrică: această forță are loc între particule sau corpuri care sunt încărcate electric și Poate fi atractiv sau respingător, în funcție de faptul că semnele acuzațiilor sunt diferite sau aceleași. respectiv. Pentru sarcinile punctiforme, mărimea forței electrice poate fi determinată din legea lui Coulomb:

Unde:

F: mărimea forței de atracție dintre sarcini
k: constanta lui Coulomb (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
ce₁ si ce₂: valorile sarcinilor punctiforme
r: distanța de separare dintre sarcini

Forța magnetică: este rezultatul forței electromagnetice ca urmare a sarcinilor în mișcare. Valoarea forței magnetice poate fi determinată din legea lui Lorentz:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Unde:

F ⃗: forță magnetică
q: sarcină în mișcare
v ⃗: viteză a mișcării încărcăturii
B ⃗: câmp magnetic

Determinarea fortelor

În mecanica clasică, legile lui Newton oferă o explicație a interacțiunilor dintre corpuri și determinarea forțelor care sunt generate ca urmare a acelor interacțiuni. În special, a doua lege a lui Newton exprimă că accelerația experimentată de un corp (a) este direct proporțională cu masa sa (m) și invers proporțională cu forța aplicată (F):

F = m • a

Este important de reținut că forțele sunt mărimi vectoriale, deci au magnitudine, direcție și simțuri. Mărimea este determinată de expresie de mai sus, iar direcția și direcția vor fi aceleași cu cele ale accelerației. Unitățile de forță din sistemul internațional sunt echivalente cu kg m/s2, adică Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2