Begrepp i definition ABC

Evelyn Maitee Marin | juni 2022
Industriingenjör, MSc i fysik och EdD

I universum är alla kroppar i ständig interaktion, och som en konsekvens finns det en oändlighet av krafter som är ansvariga för av alla fysikaliska och kemiska fenomen som har funnits: kombinationen av element är en växelverkan, och i den produceras krafter intermolekylär. På den makroskopiska nivån finns det också bevis på krafter som ett resultat av interaktioner, till exempel för att lyfta en portfölj, det krävs att man applicerar en kraft.

För att månen ska kunna kretsa runt jorden måste jorden utöva en kraft på den, och för jorden och andra planeter i Solsystem kan kretsa runt solen måste det finnas krafter som tillåter detta rörelse. Från ovanstående kan två typer av interaktioner allmänt särskiljas: genom kontakt och avstånd.

kontaktinteraktioner

De är de som involverar direktkontakt mellan kroppar. Några exempel på kontaktkrafter är:

Normal reaktion (n): är en kraft som genereras när en kropp vilar på eller vidrör en yta. Dess namn beror på det faktum att denna kraft alltid verkar vinkelrätt mot tangentkontaktplanet och är riktad från ytan till kroppen. Exempel på denna kraft uppstår hela tiden när en person står på en plan yta. horisontell, eftersom marken utövar en uppåtriktad vertikal kraft för att stödja kroppen och förhindra att den faller ner. viktverkan.

Spänning (T): denna typ av kraft utövas av flexibla kroppar (kan böjas) såsom rep, kablar, fjädrar eller kedjor, bland annat. Termen spänning beror på det faktum att det enda sättet på vilket ett flexibelt element som ett rep kan utöva kraften drar, eftersom om du försöker trycka med ett rep kommer det att böjas och ingen kraft appliceras några. Spänningen representeras parallellt med kabeln och lämnar alltid den kropp som den verkar på.

Friktionskraft (Ff): det är en kraft som härrör från den grovhet som alla ytor uppvisar, vilket genererar ett motstånd mot den relativa rörelsen mellan dem. Oavsett hur slät en yta kan se ut för blotta ögat, finns det alltid, åtminstone på mikroskopisk nivå, oregelbundenheter som orsakar ett slags grepp som motverkar glida mellan två ytor i kontakt, därför representeras friktionskraften tangent till kontaktytan och motsatt rörelsen (eller tendensen av samma). Två typer av friktionskrafter särskiljs: statisk och kinetiken (²).

Den statiska friktionskraften (F_fs): verkar när kroppen är i vila men med en tendens att röra sig. Storleken på denna kraft är lika med kraften (eller komponenten av kraften) som genererar tendensen att röra sig och når sitt maximala värde vid det ögonblick då överhängande rörelse inträffar, den punkt där friktionskraften är direkt proportionell mot den normala reaktionen hos yta. konstanten av proportionalitet kallas statisk friktionskoefficient (μ_s).

Å andra sidan kinetisk friktionskraft (F_fk), utövas när det finns relativ rörelse mellan ytorna. Denna kraft är ungefär konstant och dess storlek bestäms genom att multiplicera den kinetiska friktionskoefficienten (μ_k) för den normala reaktionen.

Friktionskoefficienter är dimensionslösa storheter vars värde beror på naturen hos de ytor som är i kontakt. Dess värde är mellan noll och enhet (0 < μ < 1), och experimentellt har det visat sig att den statiska friktionskoefficienten är större än den kinetiska (μ_s > μ_k).

avståndsinteraktioner

Dessa typer av interaktioner uppstår utan att de interagerande kropparna behöver vara i fysisk kontakt med varandra. För att motivera detta fenomen har fysik utvecklat en hel teori som kallas "fältteori", är fältet en representation i rum och tid av en fysisk storhet som är associerad med någon egenskap (deg, elektrisk laddning, magnetiska material). I allmänhet kan tre typer av fjärrinteraktioner särskiljas:

Gravitationskraft: det är en kraft av attraktion genereras av interaktionen på ett avstånd av två kroppar med massa, och dess storlek lyder Lag för universell gravitation:

Var:

F: storleken på attraktionskraften mellan massorna
G: universell gravitationskonstant (G ≈ 6,67x10^-11 N•m²/kg²)
m, M: massor av kroppar
r: separationsavstånd mellan massorna

Elektrisk kraft: denna kraft uppstår mellan partiklar eller kroppar som är elektriskt laddade, och Det kan vara attraktivt eller frånstötande, beroende på om tecknen på laddningarna är olika eller lika. respektive. För punktladdningar kan storleken på den elektriska kraften bestämmas från Coulombs lag:

var:

F: storleken på attraktionskraften mellan laddningarna
k: Coulombs konstant (k ≈ 9x10⁹ N m2/C²)
Vad₁ och vad₂: värden för punktladdningar
r: separationsavstånd mellan laddningarna

Magnetisk kraft: är resultatet av den elektromagnetiska kraften som ett resultat av rörliga laddningar. Värdet på den magnetiska kraften kan bestämmas från Lorentz lag:

F ⃗=q∙v ⃗×B ⃗

Var:

F ⃗: magnetisk kraft
q: rörlig last
v ⃗: fart av laströrelse
B ⃗: magnetfält

Bestämning av krafter

Inom klassisk mekanik erbjuder Newtons lagar en förklaring av interaktionerna mellan kroppar och bestämningen av de krafter som genereras som ett resultat av dessa interaktioner. I synnerhet uttrycker Newtons andra lag att accelerationen som en kropp (a) upplever är direkt proportionell mot dess massa (m) och omvänt proportionell mot den applicerade kraften (F):

F = m • a

Det är viktigt att notera att krafter är vektorkvantiteter, så de har storlek, riktning och sinnen. Storleken bestäms av uttryck ovan, och riktningen och riktningen kommer att vara desamma som för accelerationen. Styrkeenheterna i det internationella systemet är likvärdiga med kg m/s2det vill säga Newton (N).

1 N = 1 kg•m/s2