Definition av kraft i fysik

Force är en kvantitativ beskrivning av en interaktion som orsakar en förändring i ett objekts rörelse. Ett objekt kan fart uppåt, sakta ner eller ändra riktning som svar på en kraft. Sagt på ett annat sätt, kraft är alla åtgärder som tenderar att upprätthålla eller förändra rörelsen hos en kropp eller förvränga den. Föremål skjuts eller dras av krafter som verkar på dem.

Kontaktkraft definieras som den kraft som utövas när två fysiska föremål kommer i direkt kontakt med varandra. Andra krafter, såsom gravitation och elektromagnetiska krafter, kan utöva sig även över rymdets tomma vakuum.

Key Takeaways: Nyckelvillkor

Kraft är en vektor; den har både riktning och storlek. SI-enheten för kraft är Newton (N). En nytonskraft är lika med 1 kg * m / s2 (där symbolen "*" står för "gånger").

Kraft är proportionell mot acceleration, som definieras som hastighetsförändringshastigheten. I kalkyltermer är kraft derivat av momentum med avseende på tid.

Det finns två typer av krafter i universum: kontakt och icke-kontakt. Kontaktkrafter, som namnet antyder, äger rum när objekt berör varandra, till exempel att sparka en boll: Ett föremål (din fot) rör vid det andra föremålet (bollen). Icke-kontaktkrafter är sådana där föremål inte berör varandra.

Kontaktkrafter kan klassificeras enligt sex olika typer:

• spänn: till exempel en sträng som dras hårt
• Vår: till exempel kraften som utövas när du komprimerar två ändar av en fjäder
• Normal reaktion: där en kropp ger en reaktion på en kraft som utövas på den, till exempel en boll som studsar på en blacktop
• Friktion: kraften utövas när ett föremål rör sig över ett annat, till exempel en boll som rullar över en blacktop
• Luftfriktion: friktionen som uppstår när ett föremål, till exempel en boll, rör sig genom luften
• Vikt: där en kropp dras mot jordens centrum på grund av tyngdkraften

Icke-kontaktkrafter kan klassificeras enligt tre typer:

• Gravitations: vilket beror på gravitationsattraktionen mellan två kroppar
• Elektrisk: vilket beror på de elektriska laddningarna som finns i två kroppar
• Magnetisk: vilket uppstår på grund av de två kropparnas magnetiska egenskaper, såsom motsatta poler för två magneter som dras till varandra

Begreppet kraft definierades ursprungligen av Sir Isaac Newton i hans tre rörelselagar. Han förklarade allvar som en attraktiv kraft mellan organ som hade massa. Men tyngdkraften inom Einsteins allmänna relativitet kräver inte kraft.

Newtons första rörelselag säger att ett objekt kommer att fortsätta att röra sig med en konstant hastighet såvida det inte påverkas av en extern kraft. Objekt i rörelse förblir i rörelse tills en kraft verkar på dem. Detta är tröghet. De kommer inte att påskynda, sakta ner eller ändra riktning förrän något verkar på dem. Om du till exempel skjuter en hockeypuck kommer den så småningom att stanna på grund av friktion på isen.

Newtons andra rörelselag säger att kraften är direkt proportionell mot accelerationen (hastighetsförändringens hastighet) för en konstant massa. Samtidigt är accelerationen omvänt proportionell mot massan. Till exempel, när du kastar en boll som kastas på marken, utövar den en nedåtgående kraft; marken, som svar, utövar en uppåtgående kraft som får bollen att studsa. Denna lag är användbar för att mäta krafter. Om du känner till två av faktorerna kan du beräkna den tredje. Du vet också att om ett objekt accelererar måste det finnas en kraft som verkar på det.

Newtons tredje lag om rörelse avser interaktioner mellan två objekt. Den säger att för varje handling finns det en lika och motsatt reaktion. När en kraft appliceras på ett objekt har den samma effekt på objektet som producerade kraften men i motsatt riktning. Om du till exempel hoppar av en liten båt i vattnet, kommer kraften du använder för att hoppa framåt i vattnet också att skjuta båten bakåt. Handlings- och reaktionskrafterna sker samtidigt.

Det finns fyra grundläggande krafter som styr de fysiska systemens interaktion. Forskare fortsätter att driva en enhetlig teori om dessa krafter:

1. Gravitation: kraften som verkar mellan massorna. Alla partiklar upplever tyngdkraften. Om du till exempel håller en boll uppe i luften tillåter massan på jorden bollen att falla på grund av tyngdkraften. Eller om en bebisfågel kryper ut ur boet kommer allvarligheten från jorden att dra den till marken. Medan gravitonet har föreslagits som den partikel som förmedlar tyngdkraften har den ännu inte observerats.

2. Elektro: kraften som verkar mellan elektriska laddningar. Den medierande partikeln är fotonen. Till exempel använder en högtalare den elektromagnetiska kraften för att sprida ljudet, och en banks dörrlåsningssystem använder elektromagnetiska krafter för att stänga valvdörrarna tätt. Kraftkretsar i medicinska instrument som magnetisk resonansavbildning använder elektromagnetiska krafter, liksom de magnetiska snabböverföringssystemen i Japan och Kina - kallad "maglev" för magnetisk levitation.

3. Stark kärnkraft: kraften som håller atomens kärna samman, medieras av gluoner som verkar på kvarkar, antikviteter och själva gluonerna. (En gluon är en messengerpartikel som binder kvarkar i protonerna och neutronerna. Kvarkar är grundläggande partiklar som kombineras för att bilda protoner och neutroner, medan antikvarker är identiska med kvarkar i massa men motsatta i elektriska och magnetiska egenskaper.)

4. Svag kärnkraft: kraften som förmedlas genom utbyte av W och Z bosoner och ses vid beta-sönderfall av neutroner i kärnan. (En boson är en typ av partikel som följer reglerna i Bose-Einstein-statistiken.) Vid mycket höga temperaturer kan den svaga kraften och den elektromagnetiska kraften inte urskiljas.