A szó Kényszerítés a mindennapi élet gyakorlatilag minden elképzelhető aspektusában megjelenik, a sporttól az időjáráson át a katonai konfliktusokig. De alapvetően az erő a fizikában gyökerező fogalom, ahol nagyon sajátos és kritikus jelentéssel bír. A standard erőegység a newton (N), amely megegyezik kg ⋅ m / s értékkel2.
Az erő a fizika két mennyiségének egyike, amely befolyásolja egy tárgy mozgását, a másik tömeg. A tárgyak térbeli mozgásának leírását nevezzük kinematika, amely figyelembe veszi a helyzetet, a sebességet és a gyorsulást; az erő és a tömeg bevonása a mozgás vizsgálatába bevezeti a fogalmat dinamika.
Newton mozgástörvényei
Mielőtt megismerkedne a konkrét erőkkel és az ezzel a mennyiséggel kapcsolatos számításokkal, hasznos áttekinteni az Isaac Newton által megfogalmazott három alapvető mozgástörvényt:
1. Minden tárgy állandó mozgásban (beleértve a pihenést is) ebben az állapotban marad, hacsak külső erő nem hat rá.
2. Az erő a tömeg és a gyorsulás szorzata.
3. Minden erőnél létezik egy ellentétes irányú és egyenlő nagyságú erő.
Newton második törvénye a legnagyobb érdeklődésű, ha kiszámítja az erőt, vagy meghatározza a tömeget vagy a gyorsulást, ha információt nyújt az erőről és a másik két mennyiség egyikéről. A gyorsulás a sebesség változása.
Példák az erőkre
Gondolhat egy erőre, mint valamire, ami nyomja vagy húzza; Bár metaforaként hasznos, ez azonban nem sokat segít a valós megértés előmozdításában. Ehelyett egy lista, amely megmutatja a természetes erők tartományát, jobb eszköz a fizikai számítások során használt erők megismeréséhez.
Súly egy titokzatos erő, amely minden tömegű tárgyra hat és gravitáció eredményeként jön létre, és amelynek értéke a Föld felszínén másodpercenként 9,8 méter (9,8 m / s).2). Feszültség, rugalmasság, súrlódás és az ún normális erő szilárd anyagokra ható erők; a felhajtóerő, az emelés, a tolóerő és a húzóerő a folyadékokkal (folyadékokkal és gázokkal) egyedülállóan összefüggő erők.
A elektrosztatikus és mágneses erők kapcsolódnak a töltött részecskékhez. Ezenkívül a természet magában foglalja négy alapvető erő amelyek minden más erőt kiváltanak. Ezek egyike a gravitáció, amely messze a leggyengébb alaperő; a többiek elektromágnesesség és a erős és gyenge nukleáris kölcsönhatások az atomokban.
Az erőegyenlet
Az erő képlet standard formája a fizikában kijelenti, hogy a nettó külső erő egy tárgyon tömegének és gyorsulásának szorzata:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Itt van az erő és a gyorsulás vektormennyiségek, ami azt jelenti, hogy mind az értékük (nagyságuk, amelyet egy szám képvisel), mind a tér iránya társul hozzájuk. A szentmise a skalár mennyiség, vagyis nagyságát tekintve teljes mértékben le van írva.
Az erő kiszámítása
Egy 1000 kg tömegű kompakt autó észak felé gyorsul 5 m / s sebességgel2. Mekkora erőt eredményez ez a gyorsulás?
F = (1000 kg) (5 m / s2= 5000 N.
Az autó végül eléri a 40 m / s (kb. 90 mérföld per óra) sebességet, és ezzel a sebességgel kiegyenlít. Mekkora a kocsira gyakorolt külső erő?
Ez egyfajta trükk kérdés. Míg egy száguldozó autónak rengeteg lendülete van, ha az autó nem tapasztal gyorsulást, az erő mindkét oldala egyenlet nulla, és nincs a rendszerre ható nettó külső erő, amely ebben az esetben kizárólag a autó. A legnagyobb érdeklődésre számot tartó fizikai mennyiség itt, lendület, a v tömeg és sebesség szorzata (hasonlítsa össze ezt az erőegyenlettel).