Begriff in Definition ABC

Evelyn Maitee Marin | Juni 2022
Wirtschaftsingenieur, MSc in Physik und EdD

Im Universum stehen alle Körper in ständiger Wechselwirkung, und als Folge gibt es unendlich viele Kräfte, die dafür verantwortlich sind aller physikalischen und chemischen Phänomene, die es gegeben hat: Die Kombination von Elementen ist eine Wechselwirkung, und in ihr werden Kräfte erzeugt intermolekular. Auch auf makroskopischer Ebene gibt es Hinweise auf Kräfte durch Wechselwirkungen, zum Beispiel um eine Aktentasche anzuheben, muss eine Kraft aufgebracht werden.

Damit der Mond die Erde umkreisen kann, muss die Erde eine Kraft auf ihn ausüben, und für die Erde und andere Planeten in der Sonnensystem die Sonne umkreisen kann, muss es Kräfte geben, die dies zulassen Bewegung. Aus dem oben Gesagten lassen sich im Allgemeinen zwei Arten von Interaktionen unterscheiden: durch Kontakt und durch Distanz.

Kontaktinteraktionen

Sie sind diejenigen, die direkten Kontakt zwischen Körpern beinhalten. Einige Beispiele für Kontaktkräfte sind:

Normale Reaktion (n): ist eine Kraft, die entsteht, wenn ein Körper auf einer Oberfläche ruht oder diese berührt. Ihren Namen verdankt sie der Tatsache, dass diese Kraft immer senkrecht zur tangentialen Berührungsebene wirkt und von der Oberfläche auf den Körper gerichtet ist. Beispiele für diese Kraft treten immer dann auf, wenn eine Person auf einer ebenen Fläche steht. horizontal, da der Boden eine nach oben gerichtete vertikale Kraft ausübt, um den Körper zu stützen und zu verhindern, dass er herunterfällt. Gewichtsaktion.

Spannung (T): Diese Art von Kraft wird von flexiblen (biegbaren) Körpern wie Seilen, Kabeln, Federn oder Ketten u.a. ausgeübt. Der Begriff Spannung rührt daher, dass sich ein flexibles Element wie beispielsweise ein Seil nur auf diese Weise ausüben kann Kraft zieht, denn wenn Sie versuchen, mit einem Seil zu schieben, wird es sich biegen und es wird keine Kraft ausgeübt etwas. Die Spannung wird parallel zum Kabel dargestellt und verlässt immer den Körper, auf den sie wirkt.

Reibungskraft (Ff): Es ist eine Kraft, die aus der Rauheit aller Oberflächen entsteht, die einen Widerstand gegen die relative Bewegung zwischen ihnen erzeugt. Egal wie glatt eine Oberfläche für das bloße Auge erscheinen mag, es gibt immer, zumindest auf mikroskopischer Ebene, Unregelmäßigkeiten, die eine Art Griffigkeit bewirken, die dem entgegenwirkt Schlupf zwischen zwei Kontaktflächen, daher wird die Reibungskraft tangential zur Kontaktfläche und entgegengesetzt zur Bewegung (oder zur Tendenz) dargestellt vom selben). Es werden zwei Arten von Reibungskräften unterschieden: statisch und die Kinetik (²).

Die Haftreibungskraft (F_fs): wirkt, wenn der Körper in Ruhe ist, aber eine Tendenz zur Bewegung aufweist. Die Größe dieser Kraft ist gleich der Kraft (oder Kraftkomponente), die die Bewegungstendenz erzeugt, und erreicht ihren Maximalwert bei Moment, in dem eine bevorstehende Bewegung auftritt, der Punkt, an dem die Reibungskraft direkt proportional zur normalen Reaktion der ist auftauchen. die Konstante von Verhältnismäßigkeit heißt Haftreibungskoeffizient (μ_s).

Andererseits ist die Gleitreibungskraft (F_fk), wird ausgeübt, wenn es eine relative Bewegung zwischen den Oberflächen gibt. Diese Kraft ist annähernd konstant und ihre Größe wird durch Multiplikation des Gleitreibungskoeffizienten (μ_k) für die normale Reaktion.

Reibungskoeffizienten sind dimensionslose Größen, deren Wert von der Art der Kontaktflächen abhängt. Sein Wert liegt zwischen Null und Eins (0 < μ < 1), und experimentell wurde gezeigt, dass der statische Reibungskoeffizient größer ist als der kinetische (μ_s > μ_k).

Distanz Interaktionen

Diese Arten von Interaktionen entstehen, ohne dass die interagierenden Körper in physischem Kontakt miteinander stehen müssen. Um dieses Phänomen zu rechtfertigen, hat die Physik eine ganze Theorie namens "Feldtheorie" entwickelt, Das Feld ist eine räumliche und zeitliche Darstellung einer physikalischen Größe, die mit einer Eigenschaft verbunden ist (Teig, elektrische Ladung, magnetische Materialien). Im Allgemeinen können drei Arten von Remote-Interaktionen unterschieden werden:

Gravitationskraft: es ist eine Kraft von Attraktion erzeugt durch die Wechselwirkung zweier Körper mit Abstand in einem Abstand, und ihre Größe gehorcht der Gesetz der universellen Gravitation:

Wo:

F: Größe der Anziehungskraft zwischen den Massen
G: universelle Gravitationskonstante (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: Massen von Körpern
r: Trennungsabstand zwischen den Massen

Elektrische Kraft: Diese Kraft tritt zwischen Teilchen oder Körpern auf, die elektrisch geladen sind, und Sie kann anziehend oder abstoßend sein, je nachdem, ob die Vorzeichen der Ladungen unterschiedlich oder gleich sind. beziehungsweise. Für Punktladungen kann die Größe der elektrischen Kraft aus dem Coulombschen Gesetz bestimmt werden:

wo:

F: Größe der Anziehungskraft zwischen den Ladungen
k: Coulomb-Konstante (k ≈ 9x10⁹ Nm2/C²)
was₁ und was₂: Werte von Punktladungen
r: Trennungsabstand zwischen den Ladungen

Magnetkraft: ist das Ergebnis der elektromagnetischen Kraft infolge bewegter Ladungen. Der Wert der Magnetkraft lässt sich aus dem Lorentz’schen Gesetz bestimmen:

F⃗=q∙v⃗×B⃗

Wo:

F ⃗: Magnetkraft
q: bewegliche Last
v ⃗: Geschwindigkeit der Frachtbewegung
B⃗: Magnetfeld

Ermittlung der Kräfte

In der klassischen Mechanik bieten die Newtonschen Gesetze eine Erklärung der Wechselwirkungen zwischen Körpern und die Bestimmung der Kräfte, die als Ergebnis dieser Wechselwirkungen erzeugt werden. Insbesondere drückt das zweite Newtonsche Gesetz aus, dass die Beschleunigung, die ein Körper (a) erfährt, direkt proportional zu seiner Masse (m) und umgekehrt proportional zur aufgebrachten Kraft (F) ist:

F = m • a

Es ist wichtig zu beachten, dass Kräfte Vektorgrößen sind, also haben sie Größe, Richtung und Bedeutung. Die Größe wird durch die bestimmt Ausdruck oben, und die Richtung und Richtung sind die gleichen wie bei der Beschleunigung. Die Einheiten der Kraft im internationalen System sind gleichbedeutend mit kgm/s2, also Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2