Siła definiuje się jako przyczynę zewnętrzną, której doświadcza ciało w wyniku interakcji z innym ciałem. Kiedy dwa obiekty oddziałują na siebie, na każdy z nich działa siła.

Ogólnie rzecz biorąc, pchanie lub ciągnięcie obiektu definiuje się jako siłę. Siła jest doświadczeniem interakcji obiektu ze względu na inny obiekt. Ogólnie rzecz biorąc, siła przyłożona do obiektu zmienia jego stan spoczynku lub ruchu, a także dodaje obiektowi przyspieszenie.

mapy javy

W tym artykule dowiemy się więcej o sile, jej jednostce i innych szczegółach.

Co to jest siła?

A pchać i ciągnąć obiektu nazywane są w nauce siłą. Siła powstaje, gdy dwie rzeczy oddziałują na siebie. Siła jest wielkością wektorową, ponieważ ma zarówno wartość, jak i kierunek. Wielkość siły reprezentuje jej siłę. Siła może również powodować zmianę kierunku ciała, do którego jest przyłożona siła.

Nazywa się każdy element zewnętrzny, który ma tendencję do zmiany stanu ruchu lub spoczynku po zastosowaniu do obiektu siła . Siła to po prostu pchanie lub ciągnięcie obiektu, powodujące interakcję między dwoma obiektami.

Siła może spowodować przejście elementu ze spoczynku do ruchu i odwrotnie. Aby powstała siła, dwie lub więcej rzeczy musi ze sobą współdziałać. Na przykład wiatr wywiera siłę, gdy napędza żaglówkę po wodzie. Siła występuje również, gdy grawitacja ciągnie jabłko w dół. Rzeczy mogą się poruszać, zmieniać prędkość lub kształt w odpowiedzi na działanie sił.

Jednostka siły

• Siła jest wielkością wektorową, co oznacza, że ​​ma zarówno masę, jak i wielkość. Siła działająca na obiekt jest reprezentowana przez symbol F lubvec F .
• Jednostką siły w układzie SI jest Newton (N) . Jego nazwa pochodzi od słynnego angielskiego naukowca Sir Issaca Newtona. Siłę 1 Newtona definiuje się jako siłę potrzebną do przyspieszenia masy 1 kg o 1 m/s²w kierunku przyłożonej siły.
• W systemie CGS jednostką siły jest Dyne.

Wymiary siły

Siłę definiuje się jako iloczyn masy i przyspieszenia ciała. Zatem jego wzór wymiarowy to [MLT^-2]

Skutki sił

Poniżej przedstawiono skutki działania siły wraz z przykładami:

• Siła może zmienić kształt i rozmiar obiektu. Przykład: W modelowaniu gliny siła rąk jest wykorzystywana do zmiany kształtu i rozmiaru gliny.
• Siła może zmienić kierunek obiektu. Przykład: Krykiecista uderza piłkę w pożądanym kierunku, zbliżając się do siebie
• Siła może zmienić prędkość obiektu. Przykład: Siła tarcia hamulców służy do zatrzymania lub zmniejszenia przyspieszenia poruszającego się pojazdu.
• Siła może zmienić stan spoczynku lub ruch obiektu. Przykład: stojąca piłka nożna porusza się po kopnięciu.

Przyjrzyjmy się działaniu siły i jej przykładowi

Siła może zmienić kształt i rozmiar obiektu

Siła może spowodować zmianę kształtu. Na przykład podczas wbijania gorącego żelaznego pręta siła wywierana przez młotek spowoduje zmianę kształtu przedmiotu, czyli wygięcie żelaznego pręta.

Siła może spowodować zmianę rozmiaru. Na przykład: Podczas rozciągania gumki siła wywierana przez rozciąganie gumki spowoduje zwiększenie rozmiaru gumki.

Siła może zmienić kierunek obiektu

Siła może spowodować zmianę kierunku. Na przykład: Kiedy kopniesz piłkę nożną, jej kierunek ulega zmianie.

Siła może zmienić prędkość obiektu

Kiedy odbijający w grach takich jak krykiet i baseball uderza z siłą poruszającą się piłkę, powoduje to wzrost prędkości piłki. Ponadto prędkość siły będzie zależeć od kierunku jej przyłożenia. Jeśli przyłożymy siłę w kierunku poruszającego się obiektu, spowoduje to wzrost prędkości, a gdy przyłożymy ją do poruszającego się obiektu, prędkość obiektu zmniejszy się.

Siła może zmienić stan spoczynku lub ruch obiektu

Siła spowoduje zmianę ruchu, np. siła wywierana przez silnik samochodu umożliwi poruszanie się samochodu, natomiast siła wywierana przez hamulec umożliwi zatrzymanie samochodu.

Formuły wymuszające

Siłę definiuje się jako iloczyn masy i przyśpieszenie obiektu. Dla ciała z masą M i przyspieszenie A siłę można obliczyć jako,

F = o godz

Gdzie,

F jest przyłożoną siłą,
M jest masą obiektu i
A jest przyspieszeniem obiektu.

Również wg Druga zasada dynamiki Newtona , siła jest określona przez szybkość zmiany pędu w czasie. Matematycznie jest to podane jako

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

Gdzie,

• ext{d}vec p jest zmianą pędu
• dt jest zmiana czasu.

Ale rozmach(vec p) definiuje się jako iloczyn masy i prędkość obiektu jako,

vec p = mvec v

Gdzie

• m jest masą i
• vec v jest prędkością obiektu.

Zatem siła staje się:

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

Wielkość i kierunek siły

Aby przenieść duży ciężar, osoba musi go pociągnąć lub popchnąć w tym samym kierunku. Kiedy dwie osoby pchają lub ciągną ciężary w przeciwnych kierunkach, wypadkowa siła jest sumą tych dwóch sił. Wielkość siły wyraża jej siłę. Kiedy siły są przykładane w przeciwnym kierunku, wielkość siły wypadkowej zmniejsza się.

Co więcej, równe i przeciwne siły znoszą się, zatem wynikowa siła wynosi zero. Siła wywierana na przedmiot powoduje zmianę prędkości, a także zmianę kształtu. Niektóre siły działają na przedmiot, dotykając go, podczas gdy inne działają bez kontaktu z przedmiotem. Siły dotyku to siły, które działają, gdy przedmiot wchodzi z nimi w kontakt.

Siły kontaktowe obejmują siły mięśni i siły tarcia. Siły bezkontaktowe to takie, które mogą działać bez kontaktu z przedmiotem. Siła grawitacyjna, siła elektromagnetyczna, siła elektrostatyczna i siły bezkontaktowe są przykładami sił

Rodzaje siły

Siła może działać na obiekt bez kontaktu. Na przykład, jeśli pchasz lub ciągniesz drzwi, musisz mieć kontakt z drzwiami, natomiast jeśli masz magnes sztabkowy, możesz z łatwością przyciągnąć żelazne gwoździe bez kontaktu z gwoździem. Zatem w nauce mamy dwa rodzaje sił, jeden to siła kontaktowa, a drugi to siła bezkontaktowa.

Zobaczmy szczegółowo, czym są na swoich przykładach.

Siła docisku

Siły, które działają na inne obiekty wyłącznie poprzez fizyczny dotyk, nazywane są siłami kontaktowymi.

Przykładami sił kontaktowych są siły mięśniowe i siły tarcia.

Siła mięśni

Siła mięśniowa to siła kontaktowa, w której siła wywierana jest przez mięśnie ciała. Na przykład skakanie, kopanie, bieganie, chodzenie, wspinanie się, podnoszenie i pchanie to siły wywierane przez nasze mięśnie.

Siła tarcia

Siła tarcia to siła kontaktowa, która zawsze przeciwstawia się stanowi ruchu ciała nad innym ciałem. Przykładowo, jeśli przestaniemy wiosłować na rowerze, stopniowo on zacznie zwalniać i po przebyciu pewnego dystansu zatrzyma się.

Ucz się więcej, Siła tarcia

Siła bezkontaktowa

Siły, które działają na inne obiekty bez fizycznego kontaktu, nazywane są siłami bezkontaktowymi.

Przykładami sił bezkontaktowych są siła magnetyczna, siła elektrostatyczna i siła grawitacyjna. Omówmy teraz szczegółowo rodzaje sił bezkontaktowych.

Siła magnetyczna

Siła magnetyczna to bezkontaktowa siła wywierana przez magnes na dowolną inną substancję magnetyczną. Na przykład, jeśli zbliżymy magnes do żelaznego gwoździa, magnes przyciągnie go do niego, ponieważ magnesy wywierają siłę.

Siła elektrostatyczna

Siła elektrostatyczna to siła bezdotykowa, którą naładowany obiekt może wywierać na inny obiekt z dużej odległości. Na przykład po wcieraniu plastikowego grzebienia w suche włosy naładowany elektrycznie grzebień przyciąga maleńki kawałek papieru

Siła grawitacji

Siła grawitacji to siła bezkontaktowa pomiędzy dwoma ciałami posiadającymi pewną masę. To siła przyciągająca. Siła przyciągania między Ziemią a dowolnym obiektem nazywana jest siłą grawitacji.

Ucz się więcej, Siła grawitacji

Linia działania siły

Galileo wykorzystał eksperymenty, aby wykazać, że gdy na obiekt nie działa żadna siła zewnętrzna, porusza się on ze stałą prędkością. Zaobserwował, że prędkość kuli wzrasta w miarę toczenia się po pochyłej płaszczyźnie z powodu przyciągania grawitacyjnego.

Siła wypadkowa działająca na obiekt wynosi 0, gdy wszystkie siły są równe i zrównoważone. Jednakże siła wypadkowa działająca na ciało może zmienić wielkość lub kierunek jego prędkości, jeśli wszystkie działające na nie siły powodują niezrównoważoną siłę, co wskazuje, że niezrównoważona siła może przyspieszyć ciało. Na przykład, gdy na ciało działa wiele sił i stwierdzono, że znajduje się w spoczynku, możemy wywnioskować, że na ciało działa zerowa siła wypadkowa.

The linia działania siły to droga, jaką pokonuje wywierając siłę na obiekt. Punktem przyłożenia siły jest miejsce, w którym siła wywierana jest na obiekt. Siła tarcia to siła, która przeciwstawia się względnemu ruchowi pomiędzy powierzchniami dwóch stykających się obiektów i działa wzdłuż tych powierzchni.

Streszczenie

Podstawowe podsumowanie siły można zrozumieć za pomocą tabeli omówionej poniżej.

Powiązane zasoby

• Podstawowe siły
• Rodzaje sił

Rozwiązane przykłady siły

Przykład 1: Wyznacz siłę obiektu o masie 500 kg i przyspieszeniu 60 m/s ² .

Rozwiązanie:

Dany,

Masa obiektu, m = 500 kg.

Przyspieszenie a = 60 m/s²

Zgodnie ze wzorem na siłę

F = o godz

Podstawiając podane wartości,

F = 500 kg × 60 m/s²

= 3 × 10 ⁴ N

Wymagana siła wynosi 3 × 10⁴N

Przykład 2: Ile siły netto potrzeba, aby przyspieszyć do skrzyni o masie 20 kg i prędkości 5 m/s ² ?

Rozwiązanie:

Dany,

Masa pudełka, m = 20 kg.

Przyspieszenie skrzynki a = 5 m/s²

Zgodnie ze wzorem na siłę

F = o godz

Podstawiając podane wartości,

F = 20 kg × 5 m/s²

= 100 N

Wymagana siła to 100 N

Przykład 3: Znajdź przyspieszenie obiektu, jeśli przyłożona siła wynosi 250 N, a masa obiektu wynosi 50 kg.

Rozwiązanie:

Dany

Przyłożona siła wynosi 250 N

Masa obiektu, m = 50 kg

Przyspieszenie obiektu, a =?

Zgodnie ze wzorem na siłę

F = o godz

Podstawiając podane wartości,

250 = 50 kg × a

a = 250/50

= 5 m/s ²

Zatem przyspieszenie obiektu wynosi 5 m/s ²

Przykład 4: Znajdź masę obiektu, jeśli przyłożona siła wynosi 220 N, a przyspieszenie obiektu wynosi 15 m/s ² .

Rozwiązanie:

Dany

Przyłożona siła wynosi 225 N

Masa obiektu, m =?

Przyspieszenie obiektu, a = 15 m/s²

Zgodnie ze wzorem na siłę

F = o godz

Podstawiając podane wartości,

225 = m × 15

m = 225/15

= 15 kg

Zatem masa obiektu wynosi 15 kg

Często zadawane pytania dotyczące Force

P1: Czym jest siła?

Odpowiedź:

Pchanie lub ciągnięcie obiektu definiuje się jako siłę. Siła to interakcja między dwoma obiektami, która ma tendencję do zmiany stanu obiektu.

Pytanie 2: Jaka jest jednostka siły w układzie SI?

Odpowiedź:

Jednostką siły w układzie SI jest Newton. Jeden niuton definiuje się jako siłę przyłożoną, gdy obiekt o masie kilograma przyspiesza z prędkością 1 m/s2

P3: Jaką siłą jest tarcie?

Odpowiedź:

Tarcie to siła kontaktowa, która działa tylko wtedy, gdy dwa ciała stykają się ze sobą. Jest siłą przeciwną, czyli zawsze przeciwstawia się ruchowi obiektu.

Pytanie 4: Co można na siłę?

Odpowiedź:

Siła może robić różne rzeczy, np.

rozmiar tekstu lateksowego

• Siła może zmienić kierunek obiektu.
• Siła może zmienić stan spoczynku lub ruchu.
• siła może zmienić prędkość obiektu.
• Siła może zmienić kształt i rozmiar obiektu.

P5: Ile rodzajów sił istnieje na podstawie interakcji?

Odpowiedź:

Na podstawie interakcji między dwoma obiektami siłę można podzielić na dwie kategorie:

• Siła docisku
• Siła bezkontaktowa

P6: Która siła jest najsłabsza w przyrodzie?

Odpowiedź:

Spośród wszystkich podstawowych sił siła grawitacji jest najsłabszą siłą i jest również uważana za najsłabszą siłę w przyrodzie.

P7: Czy siła jest wielkością skalarną?

Odpowiedź:

Siła nie jest wielkością skalarną. Ponieważ ma zarówno kierunek, jak i wielkość. Zatem siła jest wielkością wektorową.

Pytanie 8: Jabłko spada z drzewa. Jaka siła jest odpowiedzialna za to zjawisko?

Odpowiedź:

Za upadek jabłka odpowiada siła ciężkości. Siła grawitacji to siła przyciągania pomiędzy Ziemią a dowolnym obiektem.