Definisjon av kraft i fysikk

Force er en kvantitativ beskrivelse av et samspill som forårsaker en endring i et objekts bevegelse. Et objekt kan hastighet opp, sakte, eller endre retning som svar på en styrke. Sagt på en annen måte, kraft er enhver handling som har en tendens til å opprettholde eller endre bevegelsen til et legeme eller å forvrenge den. Gjenstander skyves eller dras av krefter som virker på dem.

Kontaktkraft er definert som kraften som utøves når to fysiske objekter kommer i direkte kontakt med hverandre. Andre krefter, for eksempel gravitasjon og elektromagnetiske krefter, kan utøve seg selv over det tomme vakuumet i rommet.

Key Takeaways: Key Terms

Force er en vektor; den har både retning og styrke. SI-enheten for styrke er Newton (N). Én kraft av Newton er lik 1 kg * m / s2 (der symbolet "*" står for "ganger").

Kraft er proporsjonal med akselerasjon, som er definert som hastigheten på endringshastigheten. I kalkulasjonsmessige termer er makt derivatet av fart når det gjelder tid.

Det er to typer krefter i universet: kontakt og ikke-kontakt. Kontaktkrefter, som navnet tilsier, finner sted når gjenstander berører hverandre, for eksempel å sparke en ball: En gjenstand (foten din) berører den andre gjenstanden (ballen). Ikke-kontaktskrefter er de der gjenstander ikke berører hverandre.

Kontaktstyrker kan klassifiseres i henhold til seks forskjellige typer:

• tensional: for eksempel at en streng blir trukket stramt
• Vår: slik som kraften som utøves når du komprimerer to ender av en fjær
• Normal reaksjon: der det ene legemet gir en reaksjon på en kraft som blir utøvd på den, for eksempel en ball som spretter på en blacktop
• Friksjon: kraften som utøves når en gjenstand beveger seg over en annen, for eksempel en ball som ruller over en blacktop
• Luftfriksjon: friksjonen som oppstår når en gjenstand, for eksempel en ball, beveger seg gjennom luften
• Vekt: der et legeme trekkes mot sentrum av jorden på grunn av tyngdekraften

Ikke-kontaktskrefter kan klassifiseres i henhold til tre typer:

• Gravitasjons: som skyldes gravitasjonsattraksjonen mellom to kropper
• Elektrisk: som skyldes de elektriske ladningene som er i to kropper
• magnetisk: som oppstår på grunn av magnetiske egenskaper til to legemer, slik som at de motsatte polene til to magneter blir tiltrukket av hverandre

Maktbegrepet ble opprinnelig definert av Sir Isaac Newton i hans tre bevegelseslover. Han forklarte tyngde som en attraktiv kraft mellom organer som hadde masse. Imidlertid tyngdekraften innenfor Einsteins generelle relativitet krever ikke kraft.

Newtons første bevegelseslov sier at en gjenstand vil fortsette å bevege seg med konstant hastighet med mindre den utøves av en ekstern kraft. Gjenstander som er i bevegelse forblir i bevegelse til en styrke virker på dem. Dette er treghet. De vil ikke fremskynde, bremse eller endre retning før noe virker på dem. Hvis du for eksempel skyver en hockeypuck, vil den til slutt stoppe på grunn av friksjon på isen.

Newtons andre lov om bevegelse sier at kraft er direkte proporsjonal med akselerasjon (hastigheten på endring av momentum) for en konstant masse. I mellomtiden er akselerasjonen omvendt proporsjonal med masse. For eksempel, når du kaster en ball kastet på bakken, utøver den en nedadgående kraft; bakken, som svar, utøver en oppadgående kraft som får ballen til å sprette. Denne loven er nyttig for måling av krefter. Hvis du kjenner to av faktorene, kan du beregne den tredje. Du vet også at hvis en gjenstand akselererer, må det være en kraft som virker på den.

Newtons tredje lov om bevegelse forholder seg til interaksjoner mellom to objekter. Den sier at for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon. Når en kraft påføres et objekt, har den samme effekt på objektet som produserte kraften, men i motsatt retning. Hvis du for eksempel hopper av en liten båt i vannet, vil kraften du bruker for å hoppe frem i vannet også skyve båten bakover. Handlings- og reaksjonskreftene skjer samtidig.

Det er fire grunnleggende krefter som styrer samspillet mellom fysiske systemer. Forskere fortsetter å forfølge en samlet teori om disse kreftene:

1. gravitasjon: kraften som virker mellom massene. Alle partikler opplever tyngdekraften. Hvis du for eksempel holder en ball opp i luften, lar massen på jorden ballen falle på grunn av tyngdekraften. Eller hvis en babyfugl kryper ut av redet, vil tyngdekraften fra jorden trekke den til bakken. Mens graviton er blitt foreslått som den partikkelformidlende tyngdekraften, er den ennå ikke observert.

2. Elektromagnetisk: kraften som virker mellom elektriske ladninger. Den formidlende partikkelen er fotonet. For eksempel bruker en høyttaler den elektromagnetiske kraften for å spre lyden, og en banks dørlåsesystem bruker elektromagnetiske krefter for å hjelpe til med å stenge hvelvdørene tett. Kraftkretser i medisinske instrumenter som magnetisk resonansavbildning bruker elektromagnetiske krefter, og det samme gjør de magnetiske hurtiggjennomføringssystemene i Japan og Kina - kalt "maglev" for magnetisk levitasjon.

3. Sterkt kjernefysisk: kraften som holder atomkjernen sammen, formidlet av gluoner som virker på kvarker, antikviteter og selve gluonene. (En gluon er en messengerpartikkel som binder kvarker i protonene og nøytronene. Kvarker er grunnleggende partikler som kombineres for å danne protoner og nøytroner, mens antikvarker er identiske med kvarker i masse, men motsatt i elektriske og magnetiske egenskaper.)

4. Svakt kjernefysisk: kraften som er formidlet ved utveksling av W og Z bosoner og sees ved beta-forfall av nøytroner i kjernen. (En boson er en type partikkel som adlyder reglene i Bose-Einstein-statistikken.) Ved veldig høye temperaturer kan den svake kraften og den elektromagnetiske kraften ikke skilles fra hverandre.