δύναμη

Εξηγούμε τι είναι δύναμη για τη φυσική, τα χαρακτηριστικά και τα είδη της σύμφωνα με κάθε θεωρία. Επίσης, πώς μετριέται και διάφορα παραδείγματα.

Μια δύναμη είναι απαραίτητη για να ξεκινήσει ή να σταματήσει μια κίνηση.

Τι είναι δύναμη;

Σε τεχνικούς όρους, μια δύναμη είναι μια ποσότητα ικανή να τροποποιήσει την ποσότητα τουκίνηση ή το δεδομένο σχήμα ενός σώματος ή α σωματίδιο. Δεν πρέπει να συγχέεται με τις έννοιες της προσπάθειας ήΕνέργεια.

Συνήθως, η έννοια της δύναμης εξηγείται με βάση το Μηχανική κλασική καθιερωμένη από τον Αρχές του Ισαάκ Νεύτωνα (1642-1727), γνωστοί ως Νόμοι του Κινήματος και δημοσιεύθηκαν το 1687 στο Principia Mathematica.

Σύμφωνα με την κλασική μηχανική, η δύναμη που επηρεάζει ένα σώμα είναι υπεύθυνη για αλλαγές στην κατάσταση κίνησής του, όπως η ευθύγραμμη τροχιά του και μετατόπιση στολή, και να εκτυπώσετε α επιτάχυνση (ή επιβράδυνση). Επιπλέον, κάθε δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα παράγει την ίδια δύναμη, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Συνήθως μιλάμε για δύναμη στην καθημερινή μας ζωή, χωρίς απαραίτητα να χρησιμοποιούμε αυτή τη λέξη ως το φυσικός. Η δύναμη μελετάται από τη φυσική και σύμφωνα με αυτήν, τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις αναγνωρίζονται στο επίπεδοποσοστό: η βαρυτική δύναμη, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή πυρηνική δύναμη και η ασθενής πυρηνική δύναμη.

Αντίθετα, στη Νευτώνεια (ή κλασική) μηχανική, υπάρχουν πολλές άλλες αναγνωρίσιμες δυνάμεις, όπως η δύναμη τριβής,Βαρυτική δύναμη, κεντρομόλος δύναμη κ.λπ.

Χαρακτηριστικά δύναμης

Μια δύναμη μπορεί να θεωρηθεί ως μια φυσική οντότητα που περιγράφει την ένταση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αντικειμένων, στενά συνδεδεμένη με τηνΕνέργεια.

Για την κλασική μηχανική, κάθε δύναμη αποτελείται από ένα μέγεθος και ένα διεύθυνση, δηλώνοντάς το με αδιάνυσμα. Αυτό σημαίνει ότι πρόκειται για διανυσματική ποσότητα, όχι για βαθμωτό.

Τύποι δύναμης

Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, τα ογκώδη αντικείμενα κάμπτουν τον χωροχρόνο.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι δύναμης, ανάλογα με τη φύση και την εστίασή τους:

Σύμφωνα με τη Νευτώνεια μηχανική:

  • Δύναμη τουτριβή. Είναι η δύναμη που αντιτίθεται στην αλλαγή κίνησης των σωμάτων, ασκώντας α αντοχή να εγκαταλείψουμε την κατάσταση ηρεμίας ή κίνησης, όπως μπορούμε να την αντιληφθούμε όταν αρχίζουμε να περπατάμε ένα βαρύ αντικείμενο όταν το σπρώχνουμε.
  • Βαρυτική δύναμη. Είναι η δύναμη που ασκείται από το μάζα σωμάτων σε κοντινά αντικείμενα, έλκοντάς τα το ένα προς το άλλο. Αυτή η δύναμη γίνεται αισθητή όταν όλα ή μερικά από τα αλληλεπιδρώντα αντικείμενα είναι πολύ ογκώδη. Το κατ' εξοχήν παράδειγμα είναι το πλανήτης Γη και τα αντικείμενα καιόντα ότι ζούμε στην επιφάνειά του? υπάρχει μια βαρυτική ελκτική δύναμη ανάμεσά τους.
  • Ηλεκτρομαγνητική δύναμη Είναι η ελκτική και απωστική δύναμη που δημιουργείται από την αλληλεπίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων.

Μπορείτε επίσης να μιλήσετε για:

  • Δύναμη επαφής. Είναι η δύναμη που ασκείται από την άμεση φυσική επαφή μεταξύ ενός σώματος και ενός άλλου.
  • Δύναμη σε απόσταση. Είναι η δύναμη που μπορεί να ασκηθεί χωρίς καμία φυσική επαφή μεταξύ των σωμάτων.

Σύμφωνα με τη σχετικιστική ή Αϊνστάιν μηχανική:

  • Βαρυτική δύναμη. Είναι η δύναμη που φαίνεται να υπάρχει όταν ογκώδη αντικείμενα λυγίζουν το χώροςκαιρός γύρω τους, αναγκάζοντας μικρότερα αντικείμενα να παρεκκλίνουν τις τροχιές τους και να τα πλησιάσουν.
  • Ηλεκτρομαγνητική δύναμη Είναι η δύναμη που ασκούν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία στα φορτισμένα σωματίδια του ύλη, ακολουθώντας την έκφραση της δύναμης Lorenz.

Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική:

  • Βαρυτική δύναμη. Είναι η δύναμη που ασκείται από τη μία μάζα στην άλλη, όντας μια ασθενής δύναμη, προς μία μόνο κατεύθυνση (ελκυστική), αλλά αποτελεσματική σε μεγάλες αποστάσεις.
  • Δύναμηηλεκτρομαγνητικός. Είναι η δύναμη που επηρεάζει τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια και τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που δημιουργούν, είναι η δύναμη που επιτρέπει τη μοριακή σύνδεση. Είναι πιο δυνατό από τη βαρύτητα και έχει δύο αισθήσεις (έλξη-απώθηση).
  • Ισχυρή πυρηνική δύναμη. Είναι η δύναμη που διατηρεί τους πυρήνες του άτομα σταθερό, κρατώντας μαζίνετρόνια Υπρωτόνια. Είναι πιο έντονο από το ηλεκτρομαγνητικό, αλλά έχει πολύ μικρότερη εμβέλεια.
  • Αδύναμη πυρηνική δύναμη. Είναι η δύναμη που ευθύνεται για τη ραδιενεργή διάσπαση, ικανή να πραγματοποιήσει αλλαγές στην υποατομική ύλη, με ακόμη μικρότερο εύρος από τις ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις.

Μονάδες δύναμης

Σύμφωνα με Διεθνές σύστημα, η δύναμη μετριέται σε μονάδες που ονομάζονται Newtons (N), προς τιμήν του μεγάλου Βρετανού φυσικού. Αυτές οι μονάδες αντιστοιχούν σε 100.000 dynes και νοούνται ως το ποσό της δύναμης που εφαρμόζεται κατά τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου σε μάζα ενός κιλού, ώστε να αποκτά την ταχύτητα ενός μέτρου ανά δευτερόλεπτο. Αυτό είναι αυτό:

1 N = (1kg x 1m) / 1 s2

Υπάρχουν άλλες μονάδες για άλλα μετρικά συστήματα, οι οποίες είναι ισοδύναμες, σε Newton, με:

  • 1 κιλό-δύναμη ή κιλόποντο ισούται με 9,81 N
  • 1 λίβρα-δύναμη ισούται με 4,448222 N

Πώς μετριέται η δύναμη;

Σήμερα υπάρχουν διάφορα μοντέλα δυναμομέτρων, ακόμη και με ψηφιακές ενδείξεις.

Το δυναμόμετρο είναι η ιδανική συσκευή για μέτρηση δύναμης. Χρησιμοποιείται επίσης για τον υπολογισμό του βάρος των αντικειμένων. Εφευρέθηκε από τον ίδιο τον Ισαάκ Νεύτωνα, χρησιμοποιώντας το τέντωμα ενός ελατηρίου και το Ο νόμος της ελαστικότητας του Χουκ, με τρόπο παρόμοιο με μια κλίμακα ελατηρίου.

Οι σύγχρονες εκδόσεις του δυναμομέτρου ακολουθούν την ίδια αρχή και έχουν γάντζους ή δακτυλίους στα άκρα του κυλινδρικού τους σώματος, μέσα στους οποίους υπάρχει ένα ελατήριο ή σπείρα που λειτουργεί ως ελατήριο. Σε ένα από τα άκρα του το μέτρηση δύναμη (σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να εμφανιστεί ακόμη και σε ψηφιακή οθόνη).

Παραδείγματα δύναμης

Υπάρχουν συνεχώς παραδείγματα δύναμης παντού γύρω μας. Ασκώντας τη μυϊκή μας δύναμη σε ένα αντικείμενο για να το σηκώσουμε, νικάμε τη δύναμη της βαρύτητας. Αν σπρώξουμε ένα ογκώδες σώμα με τον ώμο, όπως ένα ψυγείο, δεν θα χρειαστεί μόνο να ξεπεράσουμε βαρύτητα, αλλά και τη δύναμη τριβής που αντιτίθεται στην κίνηση.

Το ίδιο συμβαίνει όταν κολλάμε μαγνήτη ψυγείου, αφού η δύναμημαγνητικός Το συγκρατεί στη θέση του, αλλά αν το φέρουμε πιο κοντά σε έναν άλλο μαγνήτη μέσω του ίδιου πόλου, αντί αυτού, θα παρατηρήσουμε μια ελαφρά απωστική δύναμη, που είναι ένας άλλος χαρακτήρας της ίδιας μαγνητικής δύναμης.

Δύναμη και κίνηση

Η δύναμη και η κίνηση εμπλέκονται έντονα μεταξύ τους. Πρώτον, γιατί δύναμη είναι αυτή που είναι ικανή να ξεκινήσει, να σταματήσει ή να τροποποιήσει μια κίνηση.

Για παράδειγμα, όταν ένα μπέιζμπολ χτυπάει πάνω στο ρόπαλο, η δύναμη του κτύπημα εκτυπώνεται στο δεύτερο για να εκτραπεί η τροχιά του (η ίδια που του έδωσε αρχικά η δύναμη του πίτσερ, αφού η μπάλα κανονικά ηρεμεί) και να την πετάξει στο γήπεδο.

Όποτε υπάρχει δύναμη σε ένα σώμα σε αυτό διεύθυνση κατά τη μετατόπιση, θα γίνει δουλειά από αυτή τη δύναμη. Το έργο που απαιτείται για να συμβεί αυτή η κίνηση είναι ίσο με την ενέργεια που απαιτείται για να κινηθεί το σώμα. Ανάλογα με το είδος της δύναμης και το είδος της κίνησης, θα είναι διαθέσιμοι διάφοροι μαθηματικοί τύποι για τον υπολογισμό τους.

Δύναμη της βαρύτητας

Η βαρύτητα μπορεί να υπερνικηθεί στιγμιαία μέσω άλλων δυνάμεων.

Η δύναμη της βαρύτητας είναι εκείνη η ελκτική δύναμη που ασκούν οι μάζες στην ύλη γύρω τους, με ένταση ανάλογη της μάζας τους και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση που τις χωρίζει.

Στην πραγματικότητα, τοΉλιος έλκει τον πλανήτη μας από απόσταση, με την ίδια δύναμη με την οποία ελκύει εμάς, που ζούμε στην επιφάνειά του. Η βαρύτητα μπορεί να ξεπεραστεί στιγμιαία, όπως κάνουμε όταν πηδάμε, αλλά τελικά θα υποκύψουμε σε αυτήν. Ό,τι ανεβαίνει ελεύθερα, πρέπει να κατέβει.

Διαμοριακές δυνάμεις

Είναι αυτοί που κρατάνεμόρια μαζί, σχηματίζοντας δομές πιο πολύπλοκο και μεγαλύτερης μάζας, ανάλογα με τη φύση του άτομα εμπλεγμένος. Γι' αυτό είναι γνωστοί και ως διαμοριακοί δεσμοί ή ατομικοί δεσμοί. Αυτές οι δυνάμεις μπορεί να είναι δύο τύπων:Δυνάμεις Van der Waals ή τις Υδρογέφυρες.

!-- GDPR -->