Ordet tvinga visas i praktiskt taget alla tänkbara aspekter av det dagliga livet, från sport till väder till militära konflikter. Men i grund och botten är kraft ett begrepp rotat i fysik, där det har en mycket specifik och kritisk betydelse. Standardkraftenheten är newton (N), lika med kg ⋅ m / s2.
Kraft är en av två fysikmängder som påverkar ett objekts rörelse, den andra är massa. Beskrivningen av objektens rörelse i rymden kallas kinematik, som tar hänsyn till position, hastighet och acceleration; inklusive kraft och massa i studien av rörelse introducerar begreppet dynamik.
Newtons lagar om rörelse
Innan du lär dig om specifika krafter och hur man gör beräkningar som involverar denna kvantitet, är det bra att granska de tre grundläggande rörelselagarna som Isaac Newton har tänkt:
1. Varje objekt i ett tillstånd av konstant rörelse (inklusive vila) kommer att förbli i det tillståndet om det inte påverkas av yttre kraft.
2. Kraft är produkten av massa och acceleration.
3. För varje kraft finns en kraft som är motsatt i riktning och lika stor.
Newtons andra lag är det mest intressanta om du vill beräkna kraft eller bestämma massa eller acceleration om du får information om kraften och en av de andra två storheterna. Acceleration är en hastighetsförändring.
Exempel på styrkor
Du kan tänka på en kraft som något som skjuter eller drar; även om det är till hjälp som en metafor, gör det dock inte mycket för att främja din verkliga förståelse. Istället är en lista som visar utbudet av naturliga krafter ett bättre verktyg för att bli bekant med de krafter du kommer att använda i dina fysikberäkningar.
Vikt är en mystisk kraft som verkar på alla föremål med massa och härrör från tyngdkraften, som vid jordens yta har ett värde på 9,8 meter per sekund i kvadrat (9,8 m / s2). Spänning, elasticitet, friktion och den så kallade normal styrka är krafter som verkar på fasta ämnen; flytkraft, lyft, dragkraft och drag är krafter som är unikt förknippade med vätskor (vätskor och gaser).
De elektrostatisk och magnetisk krafter associeras med laddade partiklar. Naturen inkluderar också fyra grundläggande krafter som ger upphov till alla andra krafter. En av dessa är tyngdkraften, som är den absolut svagaste grundläggande kraften; de andra är elektromagnetism och den stark och svag kärnkraft interaktioner i atomer.
Kraftsekvationen
Standardformen för kraftformeln över fysik säger att extern extern kraft på ett objekt är produkten av dess massa och dess acceleration:
\ textbf {F} = m \ textbf {a}
Här är kraft och acceleration vektormängder, vilket innebär att de har både ett värde (storlek, representerat av ett tal) och en riktning i rymden associerad med dem. Massa är en skalär kvantitet, vilket betyder att den beskrivs fullständigt i termer av dess storlek.
Beräkningskraftexempel
En kompakt bil med en vikt på 1000 kg accelererar rakt norrut med 5 m / s2. Vad är den kraft som produceras av denna acceleration?
F = (1000 kg) (5 m / s2) = 5000 N.
Bilen når så småningom en hastighet på 40 m / s (cirka 90 miles per timme) och planar ut med denna hastighet. Vad är den externa kraften på bilen nu?
Det här är en slags trickfråga. Medan en fortkörande bil har mycket fart, om bilen inte upplever acceleration, är båda sidor av styrkan ekvationen är noll och det finns ingen extern nettokraft som verkar på systemet, i detta fall enbart bestående av bil. Den fysiska mängden som är mest intresserad här, Momentum, är produkten av massa och hastighet v (jämför detta med kraftekvationen).