Τύποι Δυνάμεων

Μια δύναμη είναι μια ώθηση ή έλξη που συμβαίνει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ενός αντικειμένου με ένα άλλο αντικείμενο. Οι δυνάμεις έρχονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Νωρίτερα σε αυτό το μάθημα, ορισμένοι τύποι δυνάμεων ταξινομήθηκαν σε δύο κατηγορίες με βάση το αν η δύναμη προκλήθηκε από την αφή ή τη μη επαφή μεταξύ των δύο αλληλοεξαρτώμενων μερών.

Δύναμη

Η κίνηση ενός αντικειμένου σταματά ή τείνει να σταματήσει από μια δύναμη που κινείται ή τείνει να κινηθεί. Μια δύναμη μπορεί επίσης να τροποποιήσει την κατεύθυνση της κίνησης ενός αντικειμένου. Έχει τη δυνατότητα να αλλάζει το σχήμα ή το μέγεθος του σώματος στο οποίο εργάζεται. Ως διανυσματική ποσότητα, έχει και μέγεθος και κατεύθυνση.

Οι πραγματικές δυνάμεις περιγράφονται στην κλασική φυσική από μια σειρά αξιωμάτων που ονομάζονται νόμοι κίνησης του Νεύτωνα, τα οποία εφαρμόζονται σε ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Η προκύπτουσα δύναμη F που ενεργεί σε ένα σώμα σταθερής μάζας m είναι ίση με ma, όπου an είναι η επιτάχυνση του a, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Είναι διανυσματικά μεγέθη.

Υπάρχουν δυνάμεις μεγάλης και μικρής εμβέλειας. Δυνάμεις μεγάλης εμβέλειας, όπως η βαρύτητα και η δύναμη Coulomb, διασπώνται ταχύτερα από το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης, ενώ δυνάμεις μικρής εμβέλειας, όπως αυτές εντός του ατομικού πυρήνα και μεταξύ των μορίων, διασπώνται γρήγορα από την αντίστροφη τέταρτη δύναμη της απόστασης . Οι δυνάμεις μικρής εμβέλειας σε ένα συμπυκνωμένο σώμα μπορούν να αποδειχθούν μέτριες σε αποστάσεις όχι πολύ μεγαλύτερες από εκείνες των κοντινών φίλων.

Μονάδες δύναμης SI

Το newton, με συντομογραφία N, είναι η μονάδα δύναμης SI. «Ένα Newton (1 N) είναι η δύναμη που δημιουργεί επιτάχυνση ενός μέτρου ανά δευτερόλεπτο σε ένα σώμα μάζας ενός κιλού, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο κίνησης του Newton. Ως αποτέλεσμα, μια δύναμη ενός Newton μπορεί να γραφτεί ως:

1 N=1 kg1ms-²

1N=1kgms-²

Τύποι δυνάμεων

1. Δυνάμεις επαφής
2. Δυνάμεις χωρίς επαφή ή δύναμη σε απόσταση

Δυνάμεις επαφής

Δύο αντικείμενα έρχονται σε φυσική επαφή και το ένα ασκεί δύναμη στο άλλο, με αποτέλεσμα αυτές τις δυνάμεις.

Παραδείγματα:

• Τέντωμα του ελατηρίου μιας ισορροπίας
• Το σπρώξιμο ενός καροτσιού
• Σπρώχνοντας την πόρτα
• Λώτσημα ποδοσφαίρου
• Το χτύπημα της μπάλας είναι μερικά παραδείγματα δυνάμεων επαφής.

Τύποι δυνάμεων επαφής

1. Εφαρμοσμένη δύναμη
2. Κανονική δύναμη
3. Δύναμη τριβής
4. Δύναμη τάσης
5. Δύναμη αντίστασης αέρα
6. Δύναμη ελατηρίου

Εφαρμοσμένη δύναμη

Εφαρμοσμένη δύναμη είναι μια δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο από ένα άτομο ή άλλο αντικείμενο. Το αντικείμενο υπόκειται σε ασκούμενη δύναμη όταν ένα άτομο μετακινεί ένα γραφείο σε όλο το δωμάτιο. Η ασκούμενη δύναμη είναι η δύναμη που εφαρμόζεται στο γραφείο κυρίως από άτομο.

Κανονική δύναμη

Είναι μια δύναμη αλληλεπίδρασης επαφής επιφάνειας-επιφάνειας. Δρα πάντα έξω από την επιφάνεια και κάθετα στις επιφάνειες. Προέρχεται από τη μικροσκοπική παραμόρφωση των μορίων σε σχήμα συστήματος ελατηρίου.

Δύναμη τριβής

Η κανονική δύναμη είναι η δύναμη στήριξης που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο σε επαφή με ένα άλλο αντικείμενο που είναι σταθερό. Για παράδειγμα, εάν ένα βιβλίο κάθεται σε μια επιφάνεια, η επιφάνεια ασκεί μια ανοδική δύναμη στο βιβλίο για να διατηρήσει το βάρος του. Μερικές φορές μια κανονική δύναμη ασκείται οριζόντια μεταξύ δύο αντικειμένων που έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Όταν ένα άτομο ακουμπάει σε έναν τοίχο, για παράδειγμα, ο τοίχος τραβάει το άτομο οριζόντια.

Δύναμη έντασης

Όταν δυνάμεις που ασκούνται από αντίθετα άκρα τραβούν μια χορδή, ένα σχοινί, ένα καλώδιο ή ένα σύρμα σφιχτά, η δύναμη τάσης μεταφέρεται μέσω της χορδής, του σχοινιού, του καλωδίου ή του σύρματος. Η δύναμη τάνυσης κατευθύνεται κατά μήκος του σύρματος, τραβώντας ομοιόμορφα τα αντικείμενα στα απέναντι άκρα του σύρματος.

Δύναμη Αεροπορικής Αντίστασης

Η δύναμη αντίστασης του αέρα είναι η δύναμη που δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης μέσω ενός αερίου. Αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση της ταχύτητας του αερίου. Επίσης, γίνεται μεγαλύτερο όταν η περιοχή που είναι κανονική στην κίνηση γίνεται μεγαλύτερη.

Spring Force

Η δύναμη του ελατηρίου είναι η δύναμη που ασκείται από ένα συμπιεσμένο ή διογκωμένο ελατήριο σε οτιδήποτε συνδέεται με αυτό. Ένα αντικείμενο που συμπιέζει ή εκτείνει ένα ελατήριο υπόκειται πάντα σε μια δύναμη που επαναφέρει το αντικείμενο στην κατάσταση ηρεμίας ή ισορροπίας. Το μέγεθος της δύναμης είναι ακριβώς ανάλογο με το βαθμό τάνυσης ή συμπίεσης των περισσότερων ελατηρίων (ιδιαίτερα, εκείνων που υποστηρίζεται ότι υπακούουν στον «Νόμο του Χουκ»).

Δυνάμεις χωρίς επαφή

Αυτές οι δυνάμεις δρουν μέσω του χώρου μεταξύ των δύο στοιχείων παρά μέσω της πραγματικής επαφής μεταξύ τους.

                         Παραδείγματα:

• Βαρυτική δύναμη
• Ηλεκτρομαγνητική δύναμη
• Ασθενής πυρηνική δύναμη
• Ισχυρή πυρηνική δύναμη

Βαρυτική δύναμη έλξης

Η έλξη ενός άλλου αντικειμένου προς τη γη, τη σελήνη ή άλλο τεράστιο αντικείμενο είναι γνωστή ως βαρύτητα. Αυτό είναι, εξ ορισμού, το βάρος του αντικειμένου. Όλα τα αντικείμενα στη Γη έλκονται «προς τα κάτω» στον πυρήνα της γης από τη βαρύτητα. Σύμφωνα με την εξίσωση, το βάρος ενός αντικειμένου είναι πάντα ίσο με τη δύναμη της βαρυτικής επιτάχυνσης.

w=m × g

Ηλεκτρομαγνητική δύναμη

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση των ατόμων και την κατασκευή στερεών και περιλαμβάνει βασικές ηλεκτρικές και μαγνητικές αλληλεπιδράσεις.

Ασθενής πυρηνική δύναμη

Μεταξύ των πιο θεμελιωδών σωματιδίων, η ασθενής πυρηνική δύναμη οδηγεί ορισμένες διαδικασίες και αντιδράσεις ραδιενεργής διάσπασης.

Ισχυρή πυρηνική δύναμη

Ο πυρήνας συγκρατείται από την ισχυρή δύναμη, η οποία λειτουργεί μεταξύ θεμελιωδών σωματιδίων.

Τρόποι μέτρησης της δύναμης

Η δυναμική μέθοδος μέτρησης της δύναμης περιλαμβάνει την εφαρμογή επιτάχυνσης σε ένα τυπικό σώμα, τραβώντας το χρησιμοποιώντας ένα τεντωμένο ελατήριο. Αν και χρήσιμο για ορισμό, δεν είναι απαραίτητα μια βιώσιμη προσέγγιση για τη μέτρηση της δύναμης. (Η επιτάχυνση είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί.)

Μια άλλη προσέγγιση για τη μέτρηση των δυνάμεων είναι η μέτρηση της αλλαγής στο σχήμα ή το μέγεθος ενός σώματος (όπως ένα ελατήριο) στο οποίο ασκείται η δύναμη όταν δεν επιταχύνεται. Αυτό ονομάζεται στατική μέθοδος συσκευών μέτρησης.

Συμπέρασμα

Μια δύναμη που κινείται ή τείνει να κινηθεί σταματά ή τείνει να σταματήσει την κίνηση ενός αντικειμένου. Μια δύναμη μπορεί επίσης να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησης ενός αντικειμένου.

Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι δυνάμεων που δίνονται παρακάτω:

1. Εφαρμοσμένη δύναμη
2. Κανονική δύναμη
3. Δύναμη τριβής
4. Δύναμη τάσης
5. Δύναμη αντίστασης αέρα
6. Δύναμη ελατηρίου

Η βαρυτική δύναμη δίνεται ως 

w=m ×g