Riječ sila pojavljuje se u gotovo svim zamislivim aspektima svakodnevnog života, od sporta do vremenskih prilika i vojnih sukoba. Ali u osnovi, sila je pojam ukorijenjen u fizici, gdje ima vrlo specifično i kritično značenje. Standardna jedinica sile je njutn (N), jednak kg ⋅ m / s2.
Sila je jedna od dvije veličine fizike koja utječe na kretanje predmeta, a druga je masa. Poziva se opis kretanja predmeta u svemiru kinematika, koji uzima u obzir položaj, brzinu i ubrzanje; uključivanje sile i mase u proučavanje pokreta uvodi pojam dinamika.
Newtonovi zakoni pokreta
Prije nego što naučite o određenim silama i načinu proračuna koji uključuju ovu količinu, korisno je pregledati tri osnovna zakona gibanja koje je zamislio Isaac Newton:
1. Svaki objekt u stanju neprekidnog kretanja (uključujući odmor) ostat će u tom stanju ukoliko na njega ne djeluje vanjska sila.
2. Sila je proizvod mase i ubrzanja.
3. Za svaku silu postoji sila suprotna smjeru i jednaka veličini.
Newtonov drugi zakon je onaj koji vas najviše zanima ako želite izračunati silu ili odrediti masu ili ubrzanje ako imate podatke o sili i jednoj od druge dvije veličine. Ubrzanje je promjena brzine.
Primjeri sila
O sili možete razmišljati kao o nečemu što gura ili vuče; iako je korisno kao metafora, međutim, ovo ne čini puno za unapređivanje vašeg stvarnog razumijevanja. Umjesto toga, popis koji pokazuje raspon prirodnih sila bolji je alat za upoznavanje sila koje ćete koristiti u fizičkim proračunima.
Težina je misteriozna sila koja djeluje na sve objekte s masom i proizlazi iz gravitacije, koja na površini Zemlje ima vrijednost 9,8 metara u sekundi na kvadrat (9,8 m / s2). Napetost, elastičnost, trenje i tzv normalna sila jesu sile koje djeluju na čvrste tvari; uzgon, podizanje, potisak i otpor sile su jedinstveno povezane s tekućinama (tekućine i plinovi).
The elektrostatički i magnetski sile su povezane s nabijenim česticama. Također, priroda uključuje četiri temeljne sile koje rađaju sve ostale sile. Jedna od njih je gravitacija, koja je daleko najslabija temeljna sila; ostali su elektromagnetizam i jaka i slab nuklearni interakcije u atomima.
Jednadžba sile
Standardni oblik formule sile u fizici kaže da neto vanjska sila na objektu je umnožak njegove mase i njegovog ubrzanja:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Ovdje su sila i ubrzanje vektorske veličine, što znači da imaju i vrijednost (veličinu, predstavljenu brojem) i smjer u prostoru povezan s njima. Misa je a skalarna veličina, što znači da je u potpunosti opisan u smislu njegove veličine.
Primjer izračunavanja sile
Kompaktni automobil mase 1.000 kg ubrzava prema sjeveru brzinom 5 m / s2. Kolika je sila koju stvara to ubrzanje?
F = (1.000 kg) (5 m / s2) = 5.000 N.
Automobil na kraju postiže brzinu od 40 m / s (oko 90 milja na sat) i nivelira se ovom brzinom. Kolika je sada vanjska sila na automobil?
Ovo je svojevrsno trik pitanje. Iako automobil s velikom brzinom ima dovoljno zamaha, ako automobil ne doživljava ubrzanje, obje strane sile jednadžbe su nula i na sustav ne djeluje neto vanjska sila koja se u ovom slučaju sastoji samo od automobil. Fizička veličina koja ovdje najviše zanima, zamah, umnožak mase i brzine v (usporedite ovo s jednadžbom sile).