Slovo sila sa objavuje prakticky v každej predstaviteľnej stránke každodenného života, od športu cez počasie až po vojenské konflikty. Sila je v zásade koncept zakorenený vo fyzike, kde má veľmi konkrétny a kritický význam. Štandardná jednotka sily je newton (N), ktorá sa rovná kg ⋅ m / s2.
Sila je jedna z dvoch veličín fyziky, ktoré ovplyvňujú pohyb objektu, druhou je hmota. Popis pohybu objektov vo vesmíre sa nazýva kinematika, ktorá zohľadňuje polohu, rýchlosť a zrýchlenie; zahrnutím sily a hmotnosti do štúdia pohybu zavádza pojem dynamika.
Newtonove zákony pohybu
Predtým, ako sa dozviete o konkrétnych silách a o tom, ako robiť výpočty týkajúce sa tejto veličiny, je užitočné preskúmať tri základné zákonitosti pohybu, ktoré vytvoril Isaac Newton:
1. Každý objekt v stave neustáleho pohybu (vrátane pokoja) zostane v tomto stave, pokiaľ na neho nebude pôsobiť vonkajšia sila.
2. Sila je produktom hmotnosti a zrýchlenia.
3. Pre každú silu existuje sila opačná v smere a rovnakej veľkosti.
Newtonov druhý zákon
Príklady síl
Silu si môžete predstaviť ako niečo, čo tlačí alebo ťahá; Aj keď je to užitočná ako metafora, nepomáha to dosiahnuť lepšie pochopenie v reálnom svete. Namiesto toho je zoznam, ktorý zobrazuje rozsah prírodných síl, lepším nástrojom na oboznámenie sa so silami, ktoré použijete pri výpočtoch fyziky.
Váha je záhadná sila, ktorá pôsobí na všetky objekty s hmotou a je výsledkom gravitácie, ktorá má na povrchu Zeme hodnotu 9,8 metra za sekundu na druhú (9,8 m / s)2). Napätie, pružnosť, trenie a tzv normálna sila sú sily, ktoré pôsobia na pevné látky; vztlak, vztlak, ťah a odpor sú sily jedinečne spojené s tekutinami (kvapalinami a plynmi).
The elektrostatický a magnetické sily sú spojené s nabitými časticami. Príroda tiež zahŕňa štyri základné sily ktoré vedú k vzniku všetkých ostatných síl. Jedným z nich je gravitácia, ktorá je jednoznačne najslabšou základnou silou; ostatní sú elektromagnetizmus a silný a slabé jadrové interakcie v atómoch.
Silová rovnica
Štandardná forma silového vzorca vo fyzike uvádza, že: čistá vonkajšia sila na objekte je súčin jeho hmotnosti a jeho zrýchlenia:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Tu sú sila a zrýchlenie vektorové veličiny, čo znamená, že majú s sebou spojenú hodnotu (veľkosť predstavovanú číslom), ako aj smer v priestore. Omša je a skalárne množstvo, čo znamená, že je opísaný úplne z hľadiska svojej veľkosti.
Príklad výpočtu sily
Kompaktný automobil s hmotnosťou 1 000 kg zrýchľuje priamo na sever rýchlosťou 5 m / s2. Aká je sila vyprodukovaná týmto zrýchlením?
F = (1 000 kg) (5 m / s2) = 5 000 N.
Auto nakoniec dosiahne rýchlosť 40 m / s (asi 90 míľ za hodinu) a pri tejto rýchlosti sa vyrovná. Aká je teraz vonkajšia sila na auto?
Toto je trochu triková otázka. Zatiaľ čo auto s veľkou rýchlosťou má dostatok hybnosti, ak vozidlo nezaznamenáva zrýchlenie, obe strany pôsobia silou rovnice sú nulové a na systém nepôsobí žiadna čistá vonkajšia sila, ktorá v tomto prípade pozostáva iba z auto. Fyzické množstvo, o ktoré je tu najväčší záujem, spád, je súčinom hmotnosti a rýchlosti v (porovnajte to s rovnicou sily).