jõud

Selgitame, mis on jõud füüsika jaoks, selle omadused ja tüübid vastavalt igale teooriale. Samuti, kuidas seda mõõdetakse ja erinevaid näiteid.

Liikumise alustamiseks või peatumiseks on vaja jõudu.

Mis on jõud?

Tehnilises mõttes on jõud suurus, mis on võimeline suurust muutmaliikumine või antud keha kuju või a osakest. Seda ei tohiks segi ajada mõistetega pingutus võiEnergia.

Tavaliselt selgitatakse jõu mõistet terminitena mehaanika poolt kehtestatud klassika Isaac Newtoni põhimõtted (1642-1727), tuntud kui liikumise seadused ja avaldatud 1687. aastal Principia Mathematica.

Klassikalise mehaanika kohaselt vastutab kehale mõjuv jõud selle liikumisseisundi muutuste eest, nagu näiteks sirgjooneline trajektoor ja keha nihe ühtlane ja trükkida a kiirendus (või aeglustumine). Lisaks tekitab kehale mõjuv mis tahes jõud identse jõu, kuid vastupidises suunas.

Tavaliselt räägime oma igapäevaelus jõust, kasutamata seda sõna tingimata füüsiline. Jõudu uurib füüsika ja selle järgi tunnustatakse tasemel nelja põhijõudukvant: gravitatsioonijõud, elektromagnetiline jõud, tugev tuumajõud ja nõrk tuumajõud.

Seevastu Newtoni (või klassikalises) mehaanikas on palju muid tuvastatavaid jõude, nagu hõõrdejõud,Gravitatsioonijõud, tsentripetaalne jõud jne.

Jõu omadused

Jõudu võib käsitleda kui füüsilist olemit, mis kirjeldab objektide vastastikmõju intensiivsust, mis on tihedalt seotudEnergia.

Klassikalise mehaanika jaoks koosneb iga jõud suurusest ja a aadress, mis tähistab seda tähega avektor. See tähendab, et tegemist on vektorsuurusega, mitte skalaarsuurusega.

Jõu tüübid

Einsteini järgi painutavad massiivsed objektid aegruumi.

Sõltuvalt nende olemusest ja fookusest on mitut tüüpi jõudu:

Newtoni mehaanika järgi:

  • Tugevushõõrdumine. See on jõud, mis on vastu kehade liikumise muutumisele, avaldades a vastupidavus loobuda puhkeseisundist ehk liikumisest, nagu me seda tajume, kui hakkame kõndima rasket eset lükates.
  • Gravitatsioonijõud. See on jõud, mida avaldab mass lähedalasuvate objektide kehasid, tõmmates neid üksteise poole. See jõud muutub märgatavaks, kui kõik või mõned vastastikku mõjuvad objektid on väga massiivsed. Par excellence näide on planeet Maa ja objektid jaolendid et me elame selle pinnal; nende vahel on gravitatsiooniline tõmbejõud.
  • Elektromagnetiline jõud See on külgetõmbe- ja tõukejõud, mis tekib elektromagnetväljade koosmõjul.

Võite rääkida ka:

  • Kontaktjõud. See on jõud, mis avaldub otsesel füüsilisel kokkupuutel ühe keha ja teise vahel.
  • Jõud kaugelt. See on jõud, mida saab rakendada ilma kehadevahelise füüsilise kontaktita.

Relativistliku või Einsteini mehaanika järgi:

  • Gravitatsioonijõud. See on jõud, mis näib eksisteerivat, kui massiivsed objektid painutavad ruumiilm nende ümber, sundides väiksemaid objekte oma trajektoore kõrvale kalduma ja neile lähenema.
  • Elektromagnetiline jõud See on jõud, mida elektromagnetväljad avaldavad laetud osakestele asja, järgides Lorenzi jõu väljendust.

Kvantmehaanika järgi:

  • Gravitatsioonijõud. See on jõud, mille üks mass avaldab teisele, olles nõrk jõud, ainult ühes suunas (atraktiivne), kuid efektiivne pikkadel vahemaadel.
  • Jõudelektromagnetiline. See on jõud, mis mõjutab elektriliselt laetud osakesi ja nende tekitatavaid elektromagnetvälju, olles jõud, mis võimaldab molekulaarset sidet. See on tugevam kui gravitatsioon ja sellel on kaks meelt (tõmme-tõrjumine).
  • Tugev tuumajõud. See on jõud, mis hoiab tuuma tuumasid aatomid stabiilne, koos hoidevneutronid Yprootonid. See on intensiivsem kui elektromagnetiline, kuid selle ulatus on palju väiksem.
  • Nõrk tuumajõud. See on jõud, mis vastutab radioaktiivse lagunemise eest, mis on võimeline muutma subatomaarset ainet, isegi väiksema ulatusega kui tugevad tuumajõud.

Jõuüksused

Vastavalt Rahvusvaheline süsteem, mõõdetakse jõudu ühikutes, mida nimetatakse Newtoniteks (N), suure Briti füüsiku auks. Need ühikud vastavad 100 000 düünile ja neid mõistetakse kui jõu suurust, mis rakendatakse ühe sekundi jooksul mass kilogrammi, nii et see saavutab kiiruse üks meeter sekundis. See tähendab, et:

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

Teiste meetermõõdustiku süsteemide jaoks on ka teisi ühikuid, mis on njuutonites samaväärsed:

  • 1 kilogramm jõud või kilopond võrdub 9,81 N
  • 1 nael-jõud võrdub 4,448222 N

Kuidas jõudu mõõdetakse?

Tänapäeval on saadaval mitmesuguseid dünamomeetrite mudeleid, isegi digitaalsete näidikutega.

Dünamomeeter on ideaalne seade jõu mõõtmiseks. Seda kasutatakse ka arvutamiseks kaal objektidest. Selle leiutas Isaac Newton ise, kasutades vedru venitamist ja Hooke'i elastsusseadus, sarnaselt vedrukaalule.

Dünamomeetri kaasaegsed versioonid järgivad sama põhimõtet ja nende silindrilise korpuse otstes on konksud või rõngad, mille sees on vedru või vedruna toimiv spiraal. Selle ühes otsas on mõõtmine jõudu (mõnel juhul võib see ilmuda isegi digitaalekraanile).

Tugevuse näited

Meie ümber on pidevalt jõunäiteid. Rakendades oma lihasjõudu objektile selle tõstmiseks, alistame gravitatsioonijõu. Kui surume õlaga massiivset keha, nagu külmkappi, ei pea me mitte ainult ületama gravitatsiooni, aga ka hõõrdejõudu, mis liigub vastu.

Sama juhtub siis, kui me liimime külmkapi magneti, kuna jõudmagnetiline See hoiab seda paigal, kuid kui toome selle läbi sama pooluse teisele magnetile lähemale, märkame selle asemel kerget tõukejõudu, mis on sama magnetjõu teine ​​iseloom.

Jõud ja liikumine

Jõud ja liikumine on üksteisega tugevalt seotud. Esiteks sellepärast, et jõud on see, mis on võimeline liikumist käivitama, peatama või muutma.

Näiteks kui pesapall põrkab vastu kurikat, trükitakse lööja jõud teisele, et selle trajektoori kõrvale kalduda (sama, mis viskija jõud talle algselt andis, kuna pall on tavaliselt paigal) ja visata see väljale.

Alati, kui selles kehale mõjub jõud aadress ümberpaigutamisel tehakse selle jõuga tööd. Selle liikumise toimumiseks vajalik töö on võrdne keha liigutamiseks vajaliku energiaga. Sõltuvalt jõu tüübist ja liikumise tüübist on nende arvutamiseks saadaval erinevad matemaatilised valemid.

Raskusjõud

Gravitatsiooni saab hetkega ületada teiste jõudude kaudu.

Gravitatsioonijõud on see külgetõmbejõud, mida massid avaldavad neid ümbritsevale ainele intensiivsusega, mis on võrdeline nende massiga ja pöördvõrdeline neid eraldava kaugusega.

Tegelikult onPäike see tõmbab meie planeeti eemalt ligi samasuguse jõuga, millega ta tõmbab meid, kes me selle pinnal elame. Gravitatsiooni saab hetkega ületada, nagu hüppamisel, kuid lõpuks alistume sellele. Kõik, mis läheb vabalt üles, peab ka alla tulema.

Molekulidevahelised jõud

Need on need, kes hoiavadmolekulid koos, moodustades struktuurid keerulisem ja suurema massiga, olenevalt otseselt selle olemusest aatomid kaasatud. Seetõttu tuntakse neid ka kui molekulidevahelisi sidemeid või aatomisidemeid. Neid jõude võib olla kahte tüüpi:Van der Waalsi väed või vesiniksillad.

!-- GDPR -->