Ordet makt vises i praktisk talt alle tenkelige aspekter av dagliglivet, fra sport til vær til militære konflikter. Men i utgangspunktet er kraft et begrep forankret i fysikk, der det har en veldig spesifikk og kritisk betydning. Standard kraftenhet er newton (N), lik kg ⋅ m / s2.
Kraft er en av to størrelser fysikk som påvirker bevegelsen til et objekt, den andre er masse. Beskrivelsen av bevegelsen til objekter i rommet kalles kinematikk, som tar hensyn til posisjon, hastighet og akselerasjon; inkludert kraft og masse i studiet av bevegelse introduserer begrepet dynamikk.
Newtons lov om bevegelse
Før du lærer om spesifikke krefter og hvordan du gjør beregninger som involverer denne mengden, er det nyttig å gjennomgå de tre grunnleggende bevegelseslovene som ble oppfattet av Isaac Newton:
1. Hvert objekt i en tilstand av konstant bevegelse (inkludert hvile) vil forbli i den tilstanden med mindre den blir handlet av ytre kraft.
2. Kraft er et produkt av masse og akselerasjon.
3. For hver kraft eksisterer det en kraft motsatt i retning og lik i størrelse.
Newtons andre lov er den av største interesse hvis du vil beregne kraft, eller bestemme masse eller akselerasjon hvis du får informasjon om kraften og en av de to andre størrelsene. Akselerasjon er en hastighetsendring.
Eksempler på styrker
Du kan tenke på en kraft som noe som skyver eller trekker; mens det er nyttig som en metafor, gjør dette imidlertid ikke mye for å fremme din virkelige forståelse. I stedet er en liste som viser rekkevidden av naturlige krefter et bedre verktøy for å bli kjent med kreftene du vil bruke i fysikkberegningene dine.
Vekt er en mystisk kraft som virker på alle gjenstander med masse og resulterer fra tyngdekraften, som på jordens overflate har en verdi på 9,8 meter per sekund i kvadrat (9,8 m / s2). Spenning, elastisitet, friksjon og den såkalte normal kraft er krefter som virker på faste stoffer; oppdrift, løft, skyv og drag er krefter som er unikt assosiert med væsker (væsker og gasser).
De elektrostatisk og magnetisk krefter er assosiert med ladede partikler. Også inkluderer naturen fire grunnleggende krefter som gir opphav til alle andre krefter. En av disse er tyngdekraften, som er den klart svakeste grunnleggende kraften; de andre er elektromagnetisme og sterk og svak kjernefysisk interaksjoner i atomer.
Force-ligningen
Standardformen for kraftformelen på tvers av fysikk sier at netto ytre kraft på et objekt er produktet av massen og akselerasjonen:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Her er kraft og akselerasjon vektormengder, noe som betyr at de har både en verdi (størrelse, representert med et tall) og en retning i rommet assosiert med seg. Masse er en skalar mengde, noe som betyr at den er beskrevet fullstendig når det gjelder størrelsen.
Beregning av krafteksempel
En kompakt bil med en masse på 1000 kg akselererer rett nord i 5 m / s2. Hva er kraften som produseres av denne akselerasjonen?
F = (1000 kg) (5 m / s2) = 5000 N.
Bilen når til slutt en hastighet på 40 m / s (omtrent 90 miles i timen) og nivåer seg ut med denne hastigheten. Hva er den ytre kraften på bilen nå?
Dette er et slags triksspørsmål. Mens en fartkjørende bil har mye fart, hvis bilen ikke opplever akselerasjon, er begge sider av styrken ligningen er null, og det er ingen netto ekstern kraft som virker på systemet, i dette tilfellet består bare av bil. Den fysiske mengden av størst interesse her, momentum, er produktet av masse og hastighet v (sammenlign dette med kraftligningen).