Beseda sila se pojavlja v skoraj vseh možnih vidikih vsakdanjega življenja, od športa do vremena do vojaških spopadov. Toda v osnovi je sila koncept, ki temelji na fiziki, kjer ima zelo specifičen in kritičen pomen. Standardna enota sile je newton (N), enak kg ⋅ m / s2.
Sila je ena od dveh fizikalnih količin, ki vplivata na gibanje predmeta, druga pa masa. Kliče se opis gibanja predmetov v vesolju kinematika, ki upošteva položaj, hitrost in pospešek; vključevanje sile in mase v preučevanje gibanja uvaja koncept dinamiko.
Newtonovi zakoni gibanja
Preden se naučite specifičnih sil in kako opraviti izračune, ki vključujejo to količino, je koristno pregledati tri osnovne zakone gibanja, ki jih je zasnoval Isaac Newton:
1. Vsak predmet v stanju stalnega gibanja (vključno s počitkom) bo ostal v tem stanju, razen če nanj deluje zunanja sila.
2. Sila je produkt mase in pospeška.
3. Za vsako silo obstaja sila, ki je nasprotna po smeri in enaka po velikosti.
Newtonov drugi zakon je tisto, ki vas najbolj zanima, če želite izračunati silo ali določiti maso ali pospešek, če dobite podatke o sili in eni od drugih dveh količin. Pospešek je sprememba hitrosti.
Primeri sil
Silo si lahko predstavljate kot nekaj, kar potiska ali vleče; čeprav je koristno kot prispodoba, vendar to ne prispeva veliko k vašemu realnemu razumevanju. Namesto tega je seznam, ki prikazuje obseg naravnih sil, boljše orodje za seznanitev s silami, ki jih boste uporabili pri izračunih fizike.
Utež je skrivnostna sila, ki deluje na vse predmete z maso in izhaja iz gravitacije, ki ima na površju Zemlje vrednost 9,8 metra na sekundo na kvadrat (9,8 m / s2). Napetost, elastičnost, trenje in tako imenovani normalna sila so sile, ki delujejo na trdne snovi; vzgon, dvig, potisk in upor so sile, ki so edinstveno povezane s tekočinami (tekočinami in plini).
The elektrostatična in magnetno sile so povezane z nabitimi delci. Tudi narava vključuje štiri temeljne sile ki povzročajo vse druge sile. Ena izmed njih je gravitacija, ki je daleč najšibkejša temeljna sila; drugi so elektromagnetizem in močna in šibko jedrsko interakcije v atomih.
Enačba sile
Standardna oblika formule sile v fiziki navaja, da neto zunanja sila na predmetu je zmnožek njegove mase in pospeška:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Tu sta sila in pospešek vektorske količine, kar pomeni, da imajo z njimi povezano vrednost (velikost, ki jo predstavlja število) in smer v prostoru. Maša je a skalarna količina, kar pomeni, da je v celoti opisan z vidika njegove velikosti.
Primer izračuna sile
Kompaktni avtomobil z maso 1.000 kg pospešuje proti severu s hitrostjo 5 m / s2. Kolikšna je sila, ki jo povzroči ta pospešek?
F = (1.000 kg) (5 m / s2) = 5.000 N.
Avto sčasoma doseže hitrost 40 m / s (približno 90 milj na uro) in se s to hitrostjo izravna. Kakšna je zunanja sila na avto zdaj?
To je nekakšno trik vprašanje. Medtem ko ima prehitri avtomobil dovolj zagona, če avto ne doživlja pospeševanja, obe strani sile enačba enaka nič in na sistem ne deluje nobena zunanja sila, ki v tem primeru sestoji samo iz avto. Fizična količina, ki nas tukaj najbolj zanima, zagon, je zmnožek mase in hitrosti v (primerjaj to z enačbo sile).