- Wat is een kracht?
- Krachtkenmerken
- soorten kracht
- Forceer eenheden
- Hoe wordt kracht gemeten?
- Voorbeelden van kracht
- Kracht en beweging
- Zwaartekracht
- Intermoleculaire krachten
We leggen uit wat een kracht is voor natuurkunde, zijn kenmerken en zijn typen volgens elke theorie. Ook hoe het wordt gemeten en verschillende voorbeelden.
Wat is een kracht?
In technische termen is een kracht een hoeveelheid die in staat is om de hoeveelheid vanbeweging of de gegeven vorm van een lichaam of a deeltje. Het moet niet worden verward met de concepten inspanning ofEnergie.
Gewoonlijk wordt het concept van kracht uitgelegd in termen van de mechanica klassiek opgericht door de Isaac Newton-principes (1642-1727), bekend als de Wetten van de Beweging en gepubliceerd in 1687 in hun Principia Mathematica.
Volgens de klassieke mechanica is de kracht die een lichaam beïnvloedt verantwoordelijk voor veranderingen in zijn bewegingstoestand, zoals zijn rechtlijnige traject en zijn verplaatsing uniform, en om een versnelling (of vertraging). Bovendien genereert elke kracht die op een lichaam werkt een identieke kracht, maar in de tegenovergestelde richting.
Normaal gesproken spreken we in ons dagelijks leven over geweld, zonder dit woord noodzakelijkerwijs te gebruiken als de fysiek. Kracht wordt bestudeerd door de natuurkunde en volgens deze worden vier fundamentele krachten op het niveau herkendquantum: de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht, de sterke kernkracht en de zwakke kernkracht.
Daarentegen zijn er in de Newtoniaanse (of klassieke) mechanica veel andere identificeerbare krachten, zoals wrijvingskracht,Zwaartekracht, middelpuntzoekende kracht, enz.
Krachtkenmerken
Een kracht kan worden gezien als een fysieke entiteit die de intensiteit van de interacties tussen objecten beschrijft, nauw verwant aan deEnergie.
Voor de klassieke mechanica is elke kracht samengesteld uit een grootte en a adres, waardoor het wordt aangeduid met avector. Dit betekent dat het een vectorgrootheid is, geen scalaire.
soorten kracht
Er zijn verschillende soorten kracht, afhankelijk van hun aard en focus:
Volgens de Newtoniaanse mechanica:
- De sterkte vanwrijving. Het is de kracht die de verandering van beweging van de lichamen tegenwerkt en een uithoudingsvermogen om de staat van rust of beweging te verlaten, zoals we die kunnen waarnemen wanneer we beginnen te lopen met een zwaar voorwerp wanneer we het duwen.
- Zwaartekracht. Het is de kracht die wordt uitgeoefend door de massa- van lichamen op nabije objecten, waardoor ze naar elkaar toe worden getrokken. Deze kracht wordt merkbaar wanneer alle of sommige van de op elkaar inwerkende objecten erg massief zijn. Het voorbeeld bij uitstek is de planeet aarde en de objecten enwezens dat we op het oppervlak leven; er is een aantrekkingskracht tussen hen.
- Elektromagnetische kracht: Het is de aantrekkende en afstotende kracht die wordt gegenereerd door de interactie van elektromagnetische velden.
U kunt ook praten over:
- Contactkracht. Het is de kracht die wordt uitgeoefend door direct fysiek contact tussen het ene lichaam en het andere.
- Kracht op afstand. Het is de kracht die kan worden uitgeoefend zonder fysiek contact tussen de lichamen.
Volgens relativistische of Einsteiniaanse mechanica:
- Zwaartekracht. Het is de kracht die lijkt te bestaan wanneer massieve objecten de buigen ruimte–weer om hen heen, waardoor kleinere objecten gedwongen worden om van hun baan af te wijken en ze te naderen.
- Elektromagnetische kracht: Het is de kracht die elektromagnetische velden uitoefenen op de geladen deeltjes van de materie, naar aanleiding van de uitdrukking van de Lorenz-kracht.
Volgens de kwantummechanica:
- Zwaartekracht. Het is de kracht die door de ene massa op de andere wordt uitgeoefend, omdat het een zwakke kracht is, in slechts één richting (aantrekkelijk), maar effectief over lange afstanden.
- Krachtelektromagnetisch. Het is de kracht die elektrisch geladen deeltjes beïnvloedt en de elektromagnetische velden die ze genereren, de kracht die moleculaire binding mogelijk maakt. Het is sterker dan de zwaartekracht en heeft twee zintuigen (aantrekking-afstoting).
- Sterke nucleaire kracht. Het is de kracht die de kernen van de atomen stabiel, bij elkaar blijvenneutronen japrotonen. Het is intenser dan elektromagnetisch, maar het heeft veel minder bereik.
- Zwakke kernkracht. Het is de kracht die verantwoordelijk is voor radioactief verval, in staat om veranderingen in subatomaire materie door te voeren, met een nog kleinere reikwijdte dan sterke nucleaire krachten.
Forceer eenheden
Volgens internationaal systeem, wordt kracht gemeten in eenheden die Newton (N) worden genoemd, ter ere van de grote Britse natuurkundige. Deze eenheden komen overeen met 100.000 dynes en worden opgevat als de hoeveelheid kracht die gedurende één seconde wordt uitgeoefend op a massa- van een kilogram, zodat het de snelheid van één meter per seconde verkrijgt. Dat is dat:
1 N = (1 kg x 1 m) / 1 s2
Er zijn andere eenheden voor andere metrische systemen, die in Newton equivalent zijn aan:
- 1 kilogramkracht of kilopond is gelijk aan 9,81 N
- 1 pond-kracht is gelijk aan 4.448222 N
Hoe wordt kracht gemeten?
De dynamometer is het ideale apparaat voor krachtmeting. Het wordt ook gebruikt om de te berekenen gewicht van de objecten. Het werd uitgevonden door Isaac Newton zelf, met behulp van het uitrekken van een veer en de Elasticiteitswet van Hooke, op een manier die vergelijkbaar is met een veerschaal.
Moderne versies van de dynamometer volgen hetzelfde principe en hebben haken of ringen aan de uiteinden van hun cilindrische lichaam, waarbinnen zich een veer of spiraal bevindt die als een veer fungeert. Aan een van de uiteinden de meting kracht (in sommige gevallen kan het zelfs op een digitaal display verschijnen).
Voorbeelden van kracht
Er zijn voortdurend voorbeelden van kracht overal om ons heen. Door onze spierkracht op een voorwerp uit te oefenen om het op te tillen, verslaan we de zwaartekracht. Als we een massief lichaam met de schouder duwen, zoals een koelkast, zullen we niet alleen de zwaartekracht, maar ook de wrijvingskracht die de beweging tegenwerkt.
Hetzelfde gebeurt wanneer we een koelkastmagneet lijmen, omdat de krachtmagnetisch Het houdt het op zijn plaats, maar als we het dichter bij een andere magneet brengen via dezelfde pool, zullen we in plaats daarvan een lichte afstotende kracht opmerken, wat een ander kenmerk is van dezelfde magnetische kracht.
Kracht en beweging
Kracht en beweging zijn sterk met elkaar verweven. In de eerste plaats omdat kracht datgene is dat een beweging kan starten, stoppen of wijzigen.
Wanneer een honkbal bijvoorbeeld tegen de vleermuis crasht, wordt de kracht van de slagman afgedrukt op de tweede om zijn baan af te buigen (dezelfde kracht die de werper hem aanvankelijk gaf, aangezien de bal normaal in rust is) en weggooien in het veld.
Telkens wanneer er een kracht op een lichaam in zit adres bij verplaatsing zal er arbeid worden verricht door die kracht. De arbeid die nodig is om deze beweging te laten plaatsvinden is gelijk aan de energie die nodig is om het lichaam te bewegen. Afhankelijk van het type kracht en het type beweging zijn er verschillende wiskundige formules beschikbaar om ze te berekenen.
Zwaartekracht
De zwaartekracht is die aantrekkingskracht die massa's uitoefenen op de materie om hen heen, met een intensiteit die evenredig is met hun massa en omgekeerd evenredig met de afstand die hen scheidt.
In feite is dezon het trekt onze planeet van een afstand aan, met dezelfde soort kracht waarmee het ons aantrekt, die op het oppervlak leven. Zwaartekracht kan tijdelijk worden overwonnen, zoals we doen bij het springen, maar uiteindelijk zullen we eraan bezwijken. Alles wat vrij omhoog gaat, moet naar beneden.
Intermoleculaire krachten
Zij zijn degenen die houdenmoleculen samen, vormen structuren complexer en met een grotere massa, direct afhankelijk van de aard van de atomen betrokken. Daarom worden ze ook wel intermoleculaire bindingen of atomaire bindingen genoemd. Deze krachten kunnen van twee soorten zijn:Van der Waals krachten of de waterstofbruggen.