המילה כּוֹחַ מופיע כמעט בכל היבט שניתן להעלות על הדעת בחיי היומיום, מספורט למזג אוויר ועד סכסוכים צבאיים. אך ביסודו של דבר, כוח הוא מושג המושרש בפיזיקה, כאשר יש לו משמעות ספציפית וביקורתית מאוד. יחידת הכוח הסטנדרטית היא הניוטון (N), השווה לק"ג ⋅ m / s2.
כוח הוא אחד משני כמויות הפיזיקה המשפיעות על תנועת האובייקט, והשנייה היא מסה. תיאור התנועה של עצמים בחלל נקרא קינמטיקה, שלוקח בחשבון מיקום, מהירות ותאוצה; כולל כוח ומסה בחקר התנועה מציג את המושג דִינָמִיקָה.
חוקי התנועה של ניוטון
לפני שנלמד על כוחות ספציפיים וכיצד לבצע חישובים הכרוכים בכמות זו, כדאי לסקור את שלושת חוקי התנועה הבסיסיים שהגה אייזק ניוטון:
1. כל אובייקט במצב של תנועה מתמדת (כולל מנוחה) יישאר במצב זה אלא אם כן פעל על ידי כוח חיצוני.
2. כוח הוא תוצר של מסה ותאוצה.
3. לכל כוח קיים כוח מנוגד לכיוון ושווה בעוצמתו.
החוק השני של ניוטון הוא המעניין ביותר אם אתה רוצה לחשב כוח, או לקבוע מסה או תאוצה אם ניתן מידע על הכוח ועל אחת משתי הכמויות האחרות. האצה היא שינוי מהירות.
דוגמאות לכוחות
אתה יכול לחשוב על כוח כעל משהו שדוחף או מושך; למרות שזה מועיל כמטאפורה, זה לא עושה הרבה כדי לקדם את ההבנה שלך בעולם האמיתי. במקום זאת, רשימה המציגה את טווח כוחות הטבע היא כלי טוב יותר להכרת הכוחות בהם תשתמש בחישובי הפיזיקה שלך.
מִשׁקָל הוא כוח מסתורי שפועל על כל העצמים עם מסה ונובע מכוח המשיכה, אשר על פני כדור הארץ ערך של 9.8 מטר לשנייה בריבוע (9.8 מ / ש2). מתח, גמישות, חיכוך ומה שנקרא כוח נורמלי הם כוחות הפועלים על מוצקים; ציפה, הרמה, דחיפה וגרירה הם כוחות הקשורים באופן ייחודי לנוזלים (נוזלים וגזים).
ה אלקטרוסטטי ו מַגנֶטִי כוחות קשורים לחלקיקים טעונים. כמו כן, הטבע כולל ארבעה כוחות בסיסיים שמולידים את כל הכוחות האחרים. אחד מהם הוא כוח המשיכה, שהוא ללא ספק הכוח הבסיסי החלש ביותר; האחרים הם אלקטרומגנטיות וה חָזָק ו גרעיני חלש אינטראקציות באטומים.
משוואת הכוח
הצורה הסטנדרטית של נוסחת הכוח בפיזיקה קובעת כי ה- כוח חיצוני נטו על עצם הוא תוצר המסה והתאוצה שלו:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
כאן, כוח ותאוצה הם כמויות וקטוריות, כלומר שיש להם גם ערך (גודל, המיוצג על ידי מספר) וגם כיוון במרחב הקשור אליהם. המיסה היא א כמות סקלרית, כלומר הוא מתואר במלואו במונחים של גודלו.
דוגמת כוח חישוב
מכונית קומפקטית עם משקל של 1,000 ק"ג מאיצה צפונה במהירות של 5 מ 'לשנייה2. מה הכוח שמייצר האצה זו?
F = (1,000 ק"ג) (5 מ / ש2) = 5,000 נ '
המכונית מגיעה בסופו של דבר למהירות של 40 מ '/ ש' (כ- 90 מייל לשעה) ומתפלסת במהירות זו. מה הכוח החיצוני על המכונית עכשיו?
זו שאלה של טריקים למיניהם. בעוד שלמכונית דוהרת יש הרבה מומנטום, אם המכונית לא חווה תאוצה, שני צידי הכוח המשוואה היא אפס, ואין כוח חיצוני נטו הפועל על המערכת, במקרה זה מורכב אך ורק מה- אוטו. הכמות הפיזית שמעניינת כאן הכי הרבה, תְנוּפָה, הוא תוצר של מסה ומהירות v (השווה זאת למשוואת הכוח).