Περιεχόμενο
- Η δύναμη και η ταχύτητα είναι κατευθυντικές
- Δυνάμεις που ενεργούν σε ένα αεροπλάνο
- Η Δύναμη της Βαρύτητας
- Διάγραμμα ελεύθερου σώματος
Ο πρώτος από τους τρεις νόμους κίνησης του Sir Isaac Newton, που αποτελούν τη βάση της κλασσικής μηχανικής, δηλώνει ότι ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας ή σε κατάσταση ομοιόμορφης κίνησης θα παραμείνει με αυτόν τον τρόπο επ 'αόριστον χωρίς την ύπαρξη εξωτερικής δύναμης. Με άλλα λόγια, μια δύναμη είναι αυτή που προκαλεί μια αλλαγή στην ταχύτητα ή την επιτάχυνση. Η ποσότητα επιτάχυνσης που παράγεται σε ένα αντικείμενο από μια δεδομένη δύναμη καθορίζεται από τη μάζα των αντικειμένων.
Η δύναμη και η ταχύτητα είναι κατευθυντικές
Όταν οι φυσικοί μιλούν για ταχύτητα αντικειμένων, μιλούν όχι μόνο για την ταχύτητα των αντικειμένων αλλά και για την κατεύθυνση στην οποία κινούνται. Ομοίως, η δύναμη έχει ένα κατευθυντικό στοιχείο καθώς και ένα ποσοτικό - μια δύναμη που αντιτίθεται άμεσα σε μια ταχύτητα των αντικειμένων έχει διαφορετική επίδραση στο αντικείμενο από μια δύναμη που ενεργεί υπό ορθή γωνία στην κίνηση του. Από μαθηματικούς όρους, η δύναμη, η ταχύτητα και η επιτάχυνση - που είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας που παράγεται από μια δύναμη - είναι ποσότητες "φορέα", που είναι ένας όρος που υποδηλώνει το κατευθυντικό τους στοιχείο.
Δυνάμεις που ενεργούν σε ένα αεροπλάνο
Ο ευκολότερος τρόπος να κατανοήσετε πώς μια δύναμη μεταβάλλει μια ταχύτητα αντικειμένων είναι να φανταστεί κανείς ότι η δύναμη δρα στην ίδια κατεύθυνση με την ταχύτητα. Για παράδειγμα, οι αεριωθούμενες μηχανές σε ένα αεροπλάνο παρέχουν μια δύναμη που ενεργεί προς την κατεύθυνση της κίνησης των αεροπλάνων, δίνοντάς της μια θετική επιτάχυνση και καθιστώντας την ταχύτερη. Η τριβή του αέρα, από την άλλη πλευρά, αντιτίθεται άμεσα στην κίνηση των αεροπλάνων και την επιβραδύνει. αν οι μηχανές σταματήσουν να λειτουργούν, το αεροπλάνο θα πέσει έξω από τον ουρανό. Αλλά όταν η δύναμη του κινητήρα και η προς τα πάνω ώθηση της πίεσης του αέρα στα αεροδυναμικά σχεδιασμένα πτερύγια εξισορροπούν τη δύναμη της τριβής και άλλων δυνάμεων επιβράδυνσης, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας, το αεροπλάνο πετάει με σταθερή ταχύτητα προς τον προορισμό του.
Η Δύναμη της Βαρύτητας
Η βαρυτική έλξη που ασκεί ο ήλιος στη Γη είναι ένα παράδειγμα μιας δύναμης με ένα σημαντικό κατευθυντικό στοιχείο. Επειδή η βαρυτική δύναμη ενεργεί σε ορθή γωνία με την κίνηση της Γης, δεν αλλάζει την ταχύτητα με την οποία ο πλανήτης ταξιδεύει, αλλά αλλάζει διαρκώς την κατεύθυνση. Ως αποτέλεσμα, η Γη κινείται σε σχεδόν κυκλική τροχιά. Η ταχύτητα της Γης μπορεί να είναι σχετικά σταθερή, αλλά η ταχύτητά της αλλάζει πάντα ως αποτέλεσμα της δύναμης της βαρύτητας που την τραβά πάντα προς τον ήλιο. Η ίδια βαρυτική δύναμη κρατά τους δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη.
Διάγραμμα ελεύθερου σώματος
Η μαθηματική σχέση μεταξύ της δύναμης (F) που ασκείται σε ένα αντικείμενο και της επιτάχυνσής του (a) είναι F = m • a, όπου "m" είναι η μάζα του αντικειμένου. Η μονάδα δύναμης στο μετρικό σύστημα είναι το Newton, το οποίο ονομάζεται από τον Isaac Newton, τον αγγλικό φυσικό που διατύπωσε τη σχέση. Στον πραγματικό κόσμο, υπάρχουν συνήθως αρκετές δυνάμεις που δρουν σε ένα σώμα, καθένα με κατευθυντική συνιστώσα. Αυτές οι δυνάμεις μπορεί να είναι μηχανικές, βαρυτικές, ηλεκτρικές ή μαγνητικές. Για να προβλέψουμε την κίνηση του αντικειμένου, είναι συχνά χρήσιμο να σχεδιάσουμε ένα διάγραμμα ελεύθερου σώματος, το οποίο είναι μια γραφική παράσταση αυτών των δυνάμεων που απεικονίζει το μέγεθος και την κατεύθυνση καθενός από αυτά.