Სიტყვა ძალა ჩნდება ყოველდღიური ცხოვრების პრაქტიკულად ყველა წარმოსადგენი ასპექტიდან, სპორტიდან დაწყებული ამინდით დამთავრებული სამხედრო კონფლიქტებით. ფუნდამენტურად, ძალა არის ფიზიკაში დაფუძნებული ცნება, სადაც მას აქვს ძალიან სპეციფიკური და კრიტიკული მნიშვნელობა. ძალის სტანდარტული ერთეული არის ნიუტონი (N), ტოლია კგ ⋅ მ / წმ2.
ძალა არის ფიზიკის ორი სიდიდიდან ერთი, რომელიც გავლენას ახდენს ობიექტის მოძრაობაზე, მეორე კი მასაა. სივრცეში ობიექტების მოძრაობის აღწერას ეწოდება კინემატიკა, რომელიც ითვალისწინებს პოზიციას, სიჩქარეს და აჩქარებას; მათ შორის ძალისა და მასის მოძრაობის შესწავლაში შემოაქვს ცნება დინამიკა.
ნიუტონის მოძრაობის კანონები
სანამ შეისწავლით კონკრეტულ ძალებს და როგორ უნდა გააკეთოთ გამოთვლები ამ რაოდენობის გათვალისწინებით, სასარგებლოა ისაკ ნიუტონის მიერ გააზრებული მოძრაობის სამი ძირითადი კანონის განხილვა:
1. მუდმივი მოძრაობის მდგომარეობაში მყოფი ყველა ობიექტი (დასვენების ჩათვლით) ამ მდგომარეობაში დარჩება, თუ არ მოქმედებს გარეგანი ძალა.
2. ძალა არის მასისა და აჩქარების პროდუქტი.
3. თითოეული ძალისთვის არსებობს მიმართულებით საპირისპირო და სიდიდის ტოლი ძალა.
ნიუტონის მეორე კანონი არის ყველაზე დიდი ინტერესი, თუ გსურთ გამოთვალოთ ძალა, ან განსაზღვროთ მასა ან აჩქარება, თუ მოცემულია ინფორმაცია ძალისა და სხვა ორი სიდიდის შესახებ. აჩქარება არის სიჩქარის ცვლილება.
ძალების მაგალითები
თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ ძალა, როგორც რაღაც, რომელიც უბიძგებს ან იზიდავს; ეს მეტაფორადაა სასარგებლო, თუმცა ეს ბევრს არ გამოდგება თქვენი რეალურ ცხოვრებაში გაგებისთვის. ამის ნაცვლად, სია, რომელიც აჩვენებს ბუნებრივი ძალების სპექტრს, უკეთესი იარაღია იმ ძალების გასაცნობად, რომლებსაც გამოიყენებთ ფიზიკის გამოთვლებში.
წონა არის იდუმალი ძალა, რომელიც მოქმედებს მასის ყველა ობიექტზე და წარმოიქმნება მიზიდულობის შედეგად, რომელსაც დედამიწის ზედაპირზე აქვს წამში კვადრატში 9,8 მეტრი მნიშვნელობა (9,8 მ / წმ)2). დაძაბულობა, ელასტიურობა, ხახუნი და ე.წ. ნორმალური ძალა არის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ მყარ ნივთიერებებზე; ცვალებადობა, ლიფტი, ბიძგი და ჩათრევა არის სითხეებთან (სითხეები და გაზები) უნიკალურად დაკავშირებული ძალები.
ელექტროსტატიკური და მაგნიტური ძალები ასოცირდება დამუხტულ ნაწილაკებთან. ასევე, ბუნება მოიცავს ოთხი ფუნდამენტური ძალა რომ წარმოშობს ყველა სხვა ძალას. ერთ-ერთი მათგანია გრავიტაცია, რომელიც გაცილებით სუსტი ფუნდამენტური ძალაა; სხვები არიან ელექტრომაგნეტიზმი და ძლიერი და სუსტი ბირთვული ურთიერთქმედება ატომებში.
ძალის განტოლება
ფიზიკის მასშტაბით ძალის ფორმულის სტანდარტული ფორმა აცხადებს, რომ წმინდა გარე ძალა ობიექტზე არის მისი მასისა და აჩქარების პროდუქტი:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
აქ არის ძალა და აჩქარება ვექტორული სიდიდეები, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ აქვთ როგორც მნიშვნელობა (სიდიდე, გამოსახულია რიცხვით), ასევე მიმართულება სივრცეში მათთან ასოცირებული. მასა არის სკალარული რაოდენობა, რაც ნიშნავს, რომ იგი სრულად არის აღწერილი მისი სიდიდის მიხედვით.
გაანგარიშების ძალის მაგალითი
კომპაქტური მანქანა 1000 კგ მასით აჩქარებს ჩრდილოეთით 5 მ / წმ2. რა არის ამ აჩქარებით წარმოქმნილი ძალა?
F = (1000 კგ) (5 მ / წმ)2) = 5,000 ნ
მანქანა საბოლოოდ აღწევს 40 მ / წმ სიჩქარეს (დაახლოებით 90 მილი საათში) და ამ სიჩქარით იწევს დონისკენ. რა არის ახლა გარე ძალა მანქანაზე?
ეს არის ერთგვარი ხრიკი. მიუხედავად იმისა, რომ სიჩქარით მოძრავ მანქანას უამრავი იმპულსი აქვს, თუ მანქანა არ განიცდის აჩქარებას, ძალების ორივე მხარეა განტოლება ნულოვანია და სისტემაში არ მოქმედებს წმინდა გარე ძალა, რომელიც ამ შემთხვევაში შედგება მხოლოდ მანქანა აქ უდიდესი ინტერესი აქვს ფიზიკურ რაოდენობას, იმპულსი, არის მასისა და სიჩქარის v პროდუქტი (შეადარე ძალის განტოლებას).