Sõna jõud ilmub praktiliselt igas igapäevase elu mõeldavas osas, alates spordist kuni ilmastikuni ja lõpetades sõjaliste konfliktidega. Kuid põhimõtteliselt on jõud füüsikas juurdunud mõiste, kus sellel on väga konkreetne ja kriitiline tähendus. Standardne jõuühik on njuuton (N), mis võrdub kg ⋅ m / s2.
Jõud on üks kahest füüsika suurusest, mis mõjutab objekti liikumist, teine on mass. Nimetatakse objektide liikumise kirjeldust ruumis kinemaatika, mis võtab arvesse asukohta, kiirust ja kiirendust; jõu ja massi kaasamine liikumise uurimisse tutvustab mõistet dünaamika.
Newtoni liikumisseadused
Enne konkreetsete jõudude tundmaõppimist ja selle kogusega arvutuste tegemist on kasulik vaadata üle kolm Isaac Newtoni kavandatud liikumisseadust:
1. Iga objekt, mis on pidevas liikumises (ka puhkeseisundis), jääb sellesse olekusse, kui sellele ei mõjuta väline jõud.
2. Jõud on massi ja kiirenduse korrutis.
3. Iga jõu jaoks on olemas vastupidises suunas ja võrdse suurusega jõud.
Newtoni teine seadus on suurim huvi, kui soovite arvutada jõudu või määrata massi või kiirenduse, kui antakse teavet jõu ja ühe ülejäänud kahe suuruse kohta. Kiirendus on kiiruse muutus.
Vägede näited
Võite mõelda jõust kui millestki, mis tõukab või tõmbab; Kuigi see on metafoorina kasulik, ei aita see teie päriselus mõistmise edendamiseks kuigi palju. Selle asemel on loetelu, mis näitab loodusjõudude ulatust, parem vahend jõudude tundmaõppimiseks, mida te oma füüsikalistes arvutustes kasutate.
Kaal on salapärane jõud, mis mõjub kõigile massiga objektidele, mis tulenevad raskusjõust, mille väärtus Maa pinnal on ruut 9,8 meetrit sekundis (9,8 m / s2). Pinge, elastsus, hõõrdumine ja nn normaalne jõud on jõud, mis toimivad tahketele ainetele; ujuvus, tõus, tõukejõud ja tõmme on vedelikega (vedelikud ja gaasid) ainulaadselt seotud jõud.
The elektrostaatiline ja magnetiline jõud on seotud laetud osakestega. Ka loodus hõlmab neli põhijõudu mis annavad alust kõikidele teistele jõududele. Üks neist on raskusjõud, mis on kaugelt kõige nõrgem põhijõud; teised on elektromagnetism ja tugev ja nõrk tuumaenergia interaktsioonid aatomites.
Jõu võrrand
Jõuvalemi standardvorm kogu füüsikas ütleb, et netoväline jõud objektil on selle massi ja kiirenduse korrutis:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Siin on jõud ja kiirendus vektorikogused, mis tähendab, et nendega on seotud nii väärtus (suurus, mida tähistab arv) kui ka suund ruumis. Mass on a skalaarne kogus, mis tähendab, et seda kirjeldatakse täielikult selle suuruse poolest.
Jõu näite arvutamine
1000 kg massiga kompaktne auto kiirendab põhja suunas kiirusega 5 m / s2. Mis on selle kiirenduse tekitatud jõud?
F = (1000 kg) (5 m / s2) = 5000 N.
Auto saavutab lõpuks kiiruse 40 m / s (umbes 90 miili tunnis) ja ühtlustub selle kiirusega. Milline on auto väline jõud praegu?
See on omamoodi kaval küsimus. Kui kiirust ületaval autol on palju hoogu, siis kui auto ei kiirenda, siis mõlemad pooled jõudu võrrand on null ja süsteemi ei mõjuta välist netojõudu, mis sel juhul koosneb ainult auto. Siinkohal pakub suurimat huvi füüsiline kogus, hoog, on massi ja kiiruse v korrutis (võrrelge seda jõu võrrandiga).