Definition af kraft i fysik

Force er en kvantitativ beskrivelse af en interaktion, der forårsager en ændring i et objekts bevægelse. Et objekt kan hastighed op, bremse eller ændre retning som svar på en styrke. Sagt på en anden måde, kraft er enhver handling, der har en tendens til at bevare eller ændre bevægelsen af ​​et legeme eller forvride det. Objekter skubbes eller trækkes af kræfter, der virker på dem.

Kontaktkraft defineres som den kraft, der udøves, når to fysiske genstande kommer i direkte kontakt med hinanden. Andre kræfter, såsom gravitation og elektromagnetiske kræfter, kan udøve sig selv over det tomme rumrum.

Key Takeaways: Key Terms

Force er en vektor; det har både retning og styrke. SI-enheden for kraft er Newton (N). En newton af kraft er lig med 1 kg * m / s2 (hvor symbolet "*" står for "gange").

Kraft er proportional med acceleration, som er defineret som hastigheden for ændring af hastighed. I regnestykker er kraft den derivat af momentum med hensyn til tid.

Der er to typer kræfter i universet: kontakt og ikke-kontakt. Kontaktstyrker, som navnet antyder, finder sted, når genstande berører hinanden, såsom at sparke en bold: Det ene objekt (din fod) berører det andet objekt (bolden). Ikke-kontakt kræfter er dem, hvor genstande ikke berører hinanden.

Kontaktstyrker kan klassificeres efter seks forskellige typer:

• trækstang: såsom en streng, der trækkes tæt
• Forår: såsom den kraft, der udøves, når du komprimerer to ender af en fjeder
• Normal reaktion: hvor det ene legeme giver en reaktion på en kraft, der udøves på den, såsom en kugle, der springer på en blacktop
• Friktion: den kraft, der udøves, når en genstand bevæger sig hen over en anden, såsom en kugle, der ruller over en blacktop
• Luftfriktion: den friktion, der opstår, når en genstand, såsom en kugle, bevæger sig gennem luften
• Vægt: hvor et legeme trækkes mod Jordens centrum på grund af tyngdekraften

Ikke-kontakt kræfter kan klassificeres efter tre typer:

• gravitational: hvilket skyldes gravitationsattraktionen mellem to kroppe
• Elektrisk: hvilket skyldes de elektriske ladninger, der findes i to organer
• Magnetisk: hvilket opstår på grund af de to legemes magnetiske egenskaber, såsom de modsatte poler af to magneter, der tiltrækkes til hinanden

Begrebet magt blev oprindeligt defineret af Sir Isaac Newton i hans tre bevægelseslove. Han forklarede tyngdekraft som en attraktiv kraft mellem organer, der besad masse. Dog tyngdekraften inden for Einsteins generelle relativitet kræver ikke kraft.

Newtons første bevægelseslov siger, at et objekt vil fortsætte med at bevæge sig med en konstant hastighed, medmindre det udøves af en ekstern kraft. Objekter i bevægelse forbliver i bevægelse, indtil en kraft virker på dem. Dette er inerti. De vil ikke fremskynde, bremse eller ændre retning, før noget virker på dem. For eksempel, hvis du skubber en hockeypuck, stopper den til sidst på grund af friktion på isen.

Newtons anden bevægelseslov siger, at kraft er direkte proportional med acceleration (hastigheden for skift af momentum) for en konstant masse. I mellemtiden er accelerationen omvendt proportional med massen. For eksempel, når du kaster en kugle kastet på jorden, udøver den en nedadgående kraft; jorden, som svar, udøver en opadgående kraft, der får bolden til at hoppe. Denne lov er nyttig til måling af kræfter. Hvis du kender to af faktorerne, kan du beregne den tredje. Du ved også, at hvis et objekt accelererer, skal der være en kraft, der virker på det.

Newtons tredje bevægelseslov vedrører interaktioner mellem to objekter. Det siger, at for hver handling er der en lige og modsat reaktion. Når en kraft påføres et objekt, har det den samme effekt på det objekt, der producerede kraften, men i den modsatte retning. For eksempel, hvis du hopper fra en lille båd i vandet, skubber den kraft, du bruger til at hoppe frem i vandet, også båden bagud. Handlings- og reaktionskræfterne sker på samme tid.

Der er fire grundlæggende kræfter der styrer interaktion mellem fysiske systemer. Forskere fortsætter med at forfølge en samlet teori om disse kræfter:

1. gravitation: kraften, der virker mellem masserne. Alle partikler oplever tyngdekraften. Hvis du for eksempel holder en kugle op i luften, tillader jordens masse at bolden falder på grund af tyngdekraften. Eller hvis en babyfugl kryber ud af sit rede, trækker tyngdekraften fra Jorden den til jorden. Mens graviton er blevet foreslået som den partikelformidlende tyngdekraft, er den endnu ikke observeret.

2. Elektromagnetisk: kraften, der virker mellem elektriske ladninger. Den formidlende partikel er fotonen. For eksempel bruger en højttaler den elektromagnetiske kraft til at sprede lyden, og en banks dørlåsesystem bruger elektromagnetiske kræfter til at hjælpe med at lukke hvælvets døre tæt. Kredsløb i medicinske instrumenter som magnetisk resonansafbildning bruger elektromagnetiske kræfter, ligesom de magnetiske hurtige transitsystemer i Japan og Kina - kaldet "maglev" til magnetisk levitation.

3. Stærk nuklear: kraften, der holder atomens kerne sammen, formidlet af gluoner, der virker på kvarker, antikviteter og selve limerne. (En gluon er en messengerpartikel, der binder kvarker i protonerne og neutronerne. Kvarker er grundlæggende partikler, der kombineres til dannelse af protoner og neutroner, mens antikvarker er identiske med kvarker i masse, men modsat i elektriske og magnetiske egenskaber.)

4. Svag atomkraft: kraften, der er medieret ved at udveksle W og Z bosoner og ses ved beta-henfald af neutroner i kernen. (En boson er en type partikel, der adlyder reglerne i Bose-Einstein-statistik.) Ved meget høje temperaturer kan den svage kraft og den elektromagnetiske kraft ikke skelnes.