Pakottaa määritellään ulkoiseksi syyksi, jonka keho kokee vuorovaikutuksessa toisen kehon kanssa. Aina kun kaksi esinettä ovat vuorovaikutuksessa, jokaiseen esineeseen kohdistuu voima.

Yleisesti ottaen esineen työntäminen tai vetäminen määritellään voimaksi. Voima on kohteen vuorovaikutuskokemus toisen kohteen vuoksi. Yleensä esineeseen kohdistettu voima muuttaa sen lepo- tai liiketilaa ja se myös lisää esineeseen kiihtyvyyttä.

java-koodaus if else-lauseessa

Otetaan lisätietoja voimasta, sen yksiköstä ja muista yksityiskohtaisesti tässä artikkelissa.

Mikä on voima?

A työntää ja vetää esinettä kutsutaan tieteessä voimaksi. Voima syntyy, kun kaksi asiaa ovat vuorovaikutuksessa. Voima on vektorisuure, koska sillä on sekä suuruus että suunta. Voiman suuruus edustaa sen voimaa. Voima voi myös muuttaa sen kappaleen suuntaa, johon voima kohdistetaan.

Kutsutaan mitä tahansa ulkoista elementtiä, jolla on taipumus muuttaa liike- tai lepotilaa, kun sitä sovelletaan esineeseen pakottaa . Voima on yksinkertaisesti esineen työntämistä tai vetämistä, mikä johtuu näiden kahden kohteen välisestä vuorovaikutuksesta.

Voima voi saada esineen siirtymään levosta liikkeeseen tai päinvastoin. Kahden tai useamman asian on oltava vuorovaikutuksessa toistensa kanssa voiman luomiseksi. Esimerkiksi tuuli kohdistaa voiman, kun se ajaa purjevenettä veden läpi. Voimaa on myös, kun painovoima vetää omenaa alaspäin. Asiat voivat liikkua, muuttaa nopeuttaan tai muuttaa muotoaan vasteena voimille.

Voiman yksikkö

• Voima on vektorisuure, mikä tarkoittaa, että sillä on sekä massa että suuruus. Kohteeseen vaikuttavaa voimaa edustaa symboli F taivec F .
• Voiman SI-yksikkö on Newton (N) . Se on nimetty kuuluisan englantilaisen tiedemiehen Sir Isac Newtonin mukaan. 1-Newtonin voima määritellään voimaksi, joka tarvitaan 1 kg:n massan kiihdyttämiseen 1 m/s²kohdistetun voiman suunnassa.
• CGS-järjestelmässä voiman yksikkö on Dyne.

Voiman mitat

Voima määritellään kehon massan ja kiihtyvyyden tuloksi. Joten sen mittakaava on [MLT^-2].

Voimien vaikutukset

Seuraavassa on esimerkkejä voiman vaikutuksista:

• Voima voi muuttaa kohteen muotoa ja kokoa. Esimerkki: Savimallinnuksessa käytetään käsien voimaa muuttamaan saven muotoa ja kokoa.
• Voima voi muuttaa kohteen suuntaa. Esimerkki: Kriketinpelaaja lyö palloa haluttuun suuntaan ja tulee itseään kohti
• Voima voi muuttaa kohteen nopeutta. Esimerkki: Jarrujen kitkavoimaa käytetään liikkuvan ajoneuvon pysäyttämiseen tai hidastamiseen.
• Voima voi muuttaa kohteen lepotilaa tai liikettä. Esimerkki: Lepotilassa oleva jalkapallo liikkuu potkittaessa.

Ymmärretään voiman vaikutukset ja sen esimerkki

Voima voi muuttaa kohteen muotoa ja kokoa

Voima voi aiheuttaa muodonmuutoksen. Esimerkiksi kuumaa rautatankoa vasaroitaessa vasaran kohdistama voima muuttaa esineen muotoa, eli rautatanko taipuu.

Voima voi aiheuttaa koon muutoksen. Esimerkiksi: Venyttämällä kuminauhaa, kuminauhaa venyttämällä kohdistama voima lisää kuminauhan kokoa.

Voima voi muuttaa kohteen suuntaa

Voima voi aiheuttaa suunnanmuutoksen. Esimerkiksi: Kun potkaiset jalkapalloa, sen suunta muuttuu.

Voima voi muuttaa kohteen nopeutta

Kun lyöjä peleissä, kuten kriketissä ja baseballissa, lyö liikkuvaa palloa voimalla, se lisää pallon nopeutta. Myös voiman nopeus riippuu suunnasta, johon sitä sovelletaan. Jos kohdistamme voimaa liikkuvan kohteen suuntaan, se lisää nopeutta ja kun se kohdistetaan liikkuvaa kohdetta vasten, se pienentää kohteen nopeutta.

Voima voi muuttaa kohteen lepotilaa tai liikettä

Voima saa aikaan muutoksen liikkeessä, esimerkiksi auton moottorin kohdistama voima mahdollistaa auton liikkeen, kun taas jarrun kohdistama voima mahdollistaa auton pysähtymisen.

Voimakaavat

Voima määritellään massan ja tulon avulla kiihtyvyys esineestä. Vartalolle, jolla on massaa m ja kiihtyvyys a voima voidaan laskea seuraavasti,

F = at

missä,

F on käytetty voima,
m on esineen massa ja
a on kohteen kiihtyvyys.

Myös mukaan Newtonin toinen liikelaki , voima saadaan liikemäärän muutoksen aikanopeudella. Matemaattisesti se annetaan muodossa

F=dfrac{ ext{d}vec p}{ ext{d}t}

missä,

• ext{d}vec p on vauhdin muutos
• dt on ajan muutos.

Mutta, vauhtia(vec p) määritellään massan ja tulona nopeus esineestä kuin,

vec p = mvec v

missä

• m on massa ja
• vec v on kohteen nopeus.

Siksi voimasta tulee:

egin{aligned}F&=dfrac{ ext{d}(mvec v)}{ ext{d}t}&=mdfrac{ ext{d}vec v}{ ext{d}t}&=mvec aend{aligned}

Voiman suuruus ja suunta

Siirtääkseen suurta painoa, henkilön on vedettävä tai työnnettävä sitä samaan suuntaan. Kun kaksi henkilöä työntää tai vetää painoa vastakkaisiin suuntiin, resultanttivoima on näiden kahden voiman summa. Voiman suuruus ilmaisee sen voimakkuuden. Kun voimat kohdistetaan vastakkaiseen suuntaan, resultanttivoiman koko pienenee.

Lisäksi yhtäläiset ja vastakkaiset voimat kumoutuvat, jolloin tuloksena oleva voima on nolla. Esineeseen kohdistuva voima aiheuttaa muutoksen nopeudessa sekä muodon muutoksen. Jotkut voimat vaikuttavat esineeseen koskettamalla sitä, kun taas toiset toimivat koskettamatta esinettä. Kosketusvoimat ovat voimia, jotka vaikuttavat, kun esine joutuu kosketuksiin niiden kanssa.

Kosketusvoimat sisältävät lihasvoimat ja kitkavoimat. Kosketuksettomat voimat ovat voimia, jotka voivat vaikuttaa koskettamatta esinettä. Gravitaatiovoima, sähkömagneettinen voima, sähköstaattinen voima ja kosketuksettomat voimat ovat kaikki esimerkkejä voimista

Voimatyypit

Voima voi vaikuttaa esineeseen kosketuksella tai ilman. Jos esimerkiksi työnnät tai vedät ovea, sinun on oltava kosketuksissa oveen, kun taas jos sinulla on tankomagneetti, voit helposti vetää puoleensa rautanauloja ilman, että sinulla on kosketusta naulaan. Joten tieteessä meillä on kahdenlaisia ​​voimia, toinen on kosketusvoima ja toinen ei-kosketusvoima.

Katsotaanpa yksityiskohtaisesti, mitä he ovat esimerkkien kanssa.

Yhteysvoimat

Voimia, jotka kohdistuvat muihin esineisiin vain fyysisen kosketuksen kautta, kutsutaan kosketusvoimiksi.

Esimerkkejä kosketusvoimista ovat lihas- ja kitkavoimat.

Lihasvoima

Lihasvoima on kosketusvoima, jossa kehon lihakset kohdistavat voimaa. Esimerkiksi hyppääminen, potkiminen, juokseminen, kävely, kiipeily, nosto ja työntäminen ovat kaikki lihaksiemme kohdistamia voimia.

Kitkavoima

Kitkavoima on kosketusvoima, joka vastustaa aina kehon liiketilaa toiseen kehoon nähden. Jos esimerkiksi lopetamme polkupyörän melontamisen, se hidastuu vähitellen ja pysähtyy jonkin matkan jälkeen.

Lisätietoja, Kitkavoima

Kontaktiton voima

Voimia, jotka kohdistuvat muihin esineisiin ilman fyysistä kosketusta, kutsutaan kosketuksettomiksi voimiksi.

Esimerkkejä kosketuksettomista voimista ovat magneettivoima, sähköstaattinen voima ja gravitaatiovoima. Keskustellaan nyt kosketuksettoman voiman tyypeistä yksityiskohtaisesti.

Magneettinen voima

Magneettinen voima on kosketukseton voima, jonka magneetti kohdistaa mihin tahansa muuhun magneettiseen aineeseen. Esimerkiksi, jos tuomme magneetin lähelle rautanaulaa, magneetti vetää niitä sitä kohti, koska magneetit kohdistavat voimaa.

Sähköstaattinen voima

Sähköstaattinen voima on kosketukseton voima, jonka varautunut esine voi kohdistaa toiseen kohteeseen kaukaa. Esimerkiksi kun muovikampaa hierotaan kuiviin hiuksiin, sähköisesti varautunut kampa vetää puoleensa pienen paperinpalan.

Painovoima

Gravitaatiovoima on kosketukseton voima kahden kappaleen välillä, joilla on jokin massa. Se on houkutteleva voima. Maan ja minkä tahansa kohteen välistä vetovoimaa kutsutaan painovoimaksi.

Lisätietoja, Painovoima

Voiman toimintalinja

Galileo käytti kokeita osoittaakseen, että kun esineeseen ei vaikuta ulkoista voimaa, se liikkuu vakionopeudella. Hän saattoi havaita, että pallon nopeus nousee, kun se vierii alas kaltevassa tasossa sen painovoiman vaikutuksesta.

Kohteeseen vaikuttava nettovoima on 0, kun kaikki voimat ovat yhtä suuret ja tasapainossa. Kappaleeseen vaikuttava nettovoima voi kuitenkin muuttaa joko sen nopeuden suuruutta tai suuntaa, jos kaikki siihen vaikuttavat voimat johtavat epätasapainoon, mikä osoittaa, että epätasapainoinen voima voi kiihdyttää kappaletta. Esimerkiksi kun kehoon kohdistuu useita voimia ja sen on määrä olla levossa, voimme päätellä, että kehossa ei ole nettovoimaa.

The voiman toimintalinja on polku, jonka se kulkee kohdistaessaan voimansa kohteeseen. Voiman kohdistamispiste on paikka, jossa se kohdistaa voimansa esineeseen. Kitkavoima on voima, joka vastustaa kahden kosketuksessa olevan kohteen pintojen välistä suhteellista liikettä ja vaikuttaa pintoja pitkin.

Yhteenveto

Voiman perustiivistelmä voidaan ymmärtää alla olevan taulukon avulla.

Aiheeseen liittyviä resursseja

• Perusvoimat
• Voimien tyypit

Ratkaistiin esimerkkejä voimasta

Esimerkki 1: Määritä kappaleen voima, jonka massa on 500 kg ja kiihtyvyys 60 m/s ² .

Ratkaisu:

Annettu,

Esineen massa, m = 500 kg.

Kiihtyvyys, a = 60 m/s²

Voimakaavan mukaan

F = at

Korvaa annetut arvot,

F = 500 kg × 60 m/s²

= 3 × 10 ⁴ N

Vaadittu voima on 3 × 10⁴N

Esimerkki 2: Kuinka paljon nettovoimaa tarvitaan kiihtymään 20 kg:n laatikkoon nopeudella 5 m/s ² ?

Ratkaisu:

Annettu,

Laatikon massa, m = 20 kg.

Laatikon kiihtyvyys, a = 5 m/s²

Voimakaavan mukaan

F = at

Korvaa annetut arvot,

F = 20 kg × 5 m/s²

= 100 N

Tarvittava voima on 100 N

Esimerkki 3: Laske kohteen kiihtyvyys, jos kohdistettu voima on 250 N ja kohteen massa on 50 kg.

Ratkaisu:

Annettu

Käytetty voima on 250 N

Esineen massa, m = 50 kg

Kohteen kiihtyvyys, a =?

Voimakaavan mukaan

F = at

Korvaa annetut arvot,

250 = 50 kg × a

a = 250/50

= 5 m/s ²

Siten kohteen kiihtyvyys on 5 m/s ²

Esimerkki 4: Laske kohteen massa, jos kohdistettu voima on 220 N ja kohteen kiihtyvyys on 15 m/s ² .

Ratkaisu:

Annettu

Käytetty voima on 225 N

Kohteen massa, m =?

Kohteen kiihtyvyys, a = 15 m/s²

Voimakaavan mukaan

F = at

Korvaa annetut arvot,

225 = m × 15

sovelma

m = 225/15

= 15 kg

Siten kohteen massa on 15 kg

Usein kysytyt kysymykset Forcesta

Q1: Mikä on voima?

Vastaus:

Kohteen työntäminen tai vetäminen määritellään voimaksi. Voima on kahden objektin välinen vuorovaikutus, joka pyrkii muuttamaan kohteen tilaa.

Q2: Mikä on voiman SI-yksikkö?

Vastaus:

Voiman SI-yksikkö on Newton. Yksi Newton määritellään voimaksi, joka kohdistuu, kun yksi kg kappale kiihtyy 1 m/s2

Q3: Mikä voima on kitka?

Vastaus:

Kitka on kosketusvoima, joka vaikuttaa vain kahden esineen kosketuksessa toisiinsa. Se on vastakkainen voima eli se vastustaa aina kohteen liikettä.

Q4: Mitä voiko pakottaa?

Vastaus:

Voima voi tehdä erilaisia ​​asioita, kuten

• Voima voi muuttaa kohteen suuntaa.
• Voima voi muuttaa lepo- tai liiketilaa.
• voima voi muuttaa kohteen nopeutta.
• Voima voi muuttaa kohteen muotoa ja kokoa.

Q5: Kuinka monen tyyppisiä voimia on olemassa vuorovaikutuksen perusteella?

Vastaus:

Kahden kohteen välisen vuorovaikutuksen perusteella voima voidaan luokitella kahteen luokkaan,

• Yhteysvoimat
• Kontaktiton voima

K6: Mikä on luonnon heikoin voima?

Vastaus:

Kaikista perusvoimista Gravitaatiovoima on heikoin voima ja sitä pidetään myös luonnon heikoimpana voimana.

Q7: Onko voima skalaarisuure?

Vastaus:

Voima ei ole skalaarisuure. Koska sillä on sekä suunta että suuruus. Siksi voima on vektorisuure.

Q8: Omena putoaa puusta, mikä voima on vastuussa näistä ilmiöistä?

Vastaus:

Painovoima on vastuussa omenan putoamisesta. Painovoima on vetovoima maan ja minkä tahansa kohteen välillä.