Oversikt
fysikk definerer Kraft Som En Innflytelse Som Endrer Bevegelsen Av En Kropp, Det Være Seg Ekstern Bevegelse Eller Bevegelse I Kroppen, For Eksempel Å Endre Sin Form. For eksempel, når en stein slippes, faller den ned fordi Den trekkes Av Jordens tyngdekraft. Under virkningen bøyer den gressbladene som den faller på — kraften av vekten av steinen gjør at de beveger seg og forandrer sin form.
Kraft er en vektor, noe som betyr at Den har en retning. Når flere krefter virker på et objekt og trekker det i forskjellige retninger, kan disse kreftene være i likevekt, noe som betyr at deres vektorsum er null. I dette tilfellet vil objektet være i ro. Steinen fra tidligere eksempel kan rulle etter at den treffer bakken, men det vil til slutt stoppe. Tyngdekraften trekker den fortsatt ned, men samtidig skyver den normale kraften, eller jordreaksjonskraften, steinen opp. Nettosummen av disse kreftene er null, de er i likevekt, og steinen beveger seg ikke.
si-enheten for kraft er newton. En newton tilsvarer nettokraften som akselererer et objekt med massen på ett kilo med en meter per sekund kvadrat.
Likevekt
En Av de første forskerne som undersøkte krefter og skapte en modell for deres interaksjon med materie i universet var Aristoteles. Ifølge hans modell, hvis netto vektorsummen av kreftene som virker på et objekt er null, er kreftene i likevektstilstanden og objektet er stasjonært. Denne modellen ble senere korrigert for å inkludere objekter som beveger seg med konstant hastighet når kreftene er i likevekt. Denne typen likevekt kalles dynamisk likevekt, mens den med objektet i ro kalles statisk likevekt.
Fundamentale Krefter I Universet
Krefter i naturen får objekter til å bevege seg eller holde seg på plass. Det er fire grunnleggende krefter i naturen: sterk, elektromagnetisk, svak og gravitasjons. Alle de andre kreftene er undergrupper av disse fire. I motsetning til elektriske og gravitasjonskrefter påvirker sterke og svake krefter bare materie på atomnivå. De jobber ikke over store avstander.
Sterk Kraft
Sterk kraft er den sterkeste av de fire kreftene. Det virker på elementene i atomkjernen, holder nøytroner og protoner sammen. Denne kraften bæres av gluoner og binder kvarker sammen for å danne større partikler. Kvarker danner nøytroner, protoner og andre større partikler. Gluoner er mindre elementære partikler, som ikke har noen understruktur, og beveger seg mellom kvarker som kraftbærere. Bevegelsen av gluoner skaper sterk kraft mellom kvarker. Dette er kraften som utgjør materie i universet.
Elektromagnetisk Kraft
Elektromagnetisk kraft er den nest sterkeste kraften. Det er en interaksjon mellom partikler med motsatt eller samme elektriske ladninger. Når to partikler har samme ladning, det vil si at de er begge positive, eller begge negative, avviser de hverandre. Hvis de derimot har motsatt ladning, hvor man er positiv og en er negativ, blir de tiltrukket av hverandre. Denne bevegelsen av partikler, som avstøtes eller tiltrekkes av andre partikler, er elektrisitet-et fysisk fenomen som vi bruker i vårt daglige liv og i det meste av teknologien.
den elektromagnetiske kraften kan utgjøre kjemiske reaksjoner, lys og elektrisitet, samt interaksjoner mellom molekyler, atomer og elektroner. Disse interaksjonene mellom partikler er ansvarlige for formene som faste gjenstander tar i verden. Den elektromagnetiske kraften hindrer to faste gjenstander fra å gjennomsyre hverandre fordi elektronene i ett objekt avviser elektronene av samme ladning av det andre objektet. Historisk elektriske og magnetiske krefter ble behandlet som separate påvirkninger, men til slutt ble det oppdaget at de er relaterte. De fleste objekter har en nøytral ladning, men det er mulig å endre ladningen til et objekt ved å gni to objekter sammen. Elektronene vil reise mellom de to materialene, blir tiltrukket av motsatt ladede elektroner i det andre materialet. Dette vil etterlate flere av de samme ladningselektronene på overflaten av hvert objekt, og dermed endre den dominerende ladningen av objektet generelt. For eksempel, hvis man gni håret med en genser, og deretter løfter genseren bort, vil håret stå opp og» følge » genseren. Dette skyldes at elektroner på overflaten av håret tiltrekkes mer til atomene på overflaten av genseren enn elektroner på overflaten av genseren tiltrekkes av atomene på overflaten av håret. Hår eller andre lignende ladede gjenstander vil også bli tiltrukket av de nøytralt ladede overflatene også.
Svak Kraft
Svak kraft er svakere enn den elektromagnetiske. Akkurat som gluoner bærer den sterke kraften, bærer w og Z bosoner den svake kraften. De er elementære partikler som sendes ut eller absorberes. W-bosoner letter prosessen med radioaktivt henfall, Mens Z-bosonene ikke påvirker partiklene de kommer i kontakt med, annet enn å overføre momentum. Karbondatering, en prosess for å bestemme alderen på organisk materiale, er mulig på grunn av den svake kraften. Den brukes til å etablere en alder av historiske gjenstander og er basert på å vurdere forfall av karbon tilstede i dette organiske stoffet.
Gravitasjonskraft
Gravitasjonskraft er den svakeste av de fire. Det holder de astronomiske objektene i sine posisjoner i universet, er ansvarlig for tidevann, og forårsaker objekter å falle på bakken når de slippes ut. Det er kraften som virker på objekter, tiltrekker dem til hverandre. Styrken av denne attraksjonen øker med objektets masse. Som de andre kreftene antas det å være formidlet av partikler, gravitoner, men disse partiklene har ikke blitt oppdaget ennå. Gravitation påvirker hvordan astronomiske objekter beveger seg, og bevegelsen kan beregnes, basert på massen av de omkringliggende objektene. Denne avhengigheten tillot forskere å forutsi Neptuns eksistens ved å se bevegelsen Til Uranus før Neptun ble sett i teleskopet. Dette var fordi bevegelsen Til Uranus var uforenlig med den forutsagte bevegelsen, basert på de astronomiske objektene som var kjent på den tiden, derfor forskerne utledet at en annen planet, men usett, må påvirke bevegelsesmønstrene.
ifølge relativitetsteorien endrer tyngdekraften også romtidskontinuumet, det firedimensjonale rommet, der alt, inkludert mennesker, eksisterer. Ifølge denne teorien øker krumningen av romtid med masse, og på grunn av det er det lettere å legge merke til med objekter så store som planeter eller større i masse. Denne krumningen ble bevist eksperimentelt og kan ses når to synkroniserte klokker sammenlignes, hvor man er stasjonær og man beveger seg for en betydelig avstand langs en kropp med stor masse. For eksempel, hvis klokken flyttes rundt jordens bane, som I Hafele-Keating-eksperimentet, vil tiden det viser være bak den stasjonære klokken, fordi romtidskurvaturen får tiden til å løpe langsommere for klokken i bevegelse.
tyngdekraften får objekter til å akselerere når de faller mot et annet objekt, og dette er merkbart når forskjellen i masse mellom de to er stor. Denne akselerasjonen kan beregnes ut fra objektets masse. For gjenstander som faller mot Jorden, er det ca 9,8 meter per sekund kvadrat.
Tidevann
Tidevann er eksempler på gravitasjonskraft i aksjon. De er forårsaket av gravitasjonskreftene Til Månen, Solen Og Jorden. I motsetning til faste gjenstander, kan vann forandre form lett når krefter virker på det. Derfor når gravitasjonskreftene Til Månen og Solen virker På Jorden, blir bakken ikke trukket av disse kreftene så mye som vannet gjør. Månen og Solen beveger seg over himmelen, og vannet på Jorden følger dem og forårsaker tidevann. Kreftene som virker på vannet kalles tidevannskrefter; de er en rekke gravitasjonskrefter. Månen, som er nærmere Jorden, har en sterkere tidevannskraft sammenlignet Med Solen. Når tidevannskreftene Til Solen og Månen virker i samme retning, er tidevannet den sterkeste og kalles en vårvann. Når disse to kreftene er i opposisjon, tidevannet er den svakeste og kalles en neap tidevannet.
Tidevann skjer med en annen frekvens avhengig av det geografiske området. Fordi tyngdekraften Til Månen og Solen trekker både vannet Og hele planeten Jorden, oppstår det i noen områder tidevann både når gravitasjonskraften trekker vannet og Jorden i samme eller forskjellige retninger. I dette tilfellet skjer høy-og lavvannsparet to ganger på en dag. På enkelte områder skjer dette bare en gang om dagen. Tidevannsmønstre på kysten avhenger av formen på kysten, de dype havvannsmønstrene, og plasseringen Av Månen og Solen, samt samspillet mellom deres gravitasjonskrefter. På enkelte steder kan varigheten av tiden mellom tidevannet vare i flere år. Avhengig av kystlinjen og havets dybde kan tidevann forårsake strømmer, stormer, endringer i vindmønstre og svingninger i lufttrykk. Noen steder bruker spesielle klokker for å beregne når neste tidevann vil skje. De er konfigurert basert på tidevanns forekomster i området og må konfigureres når flyttet til et annet sted. I noen områder tidevannsklokker er ikke effektive fordi tidevann ikke kan forutsies lett der.
tidevannskraften som flytter vann til og fra land brukes noen ganger til å generere kraft. Tidevannsmøller har brukt denne kraften i århundrer. Grunnkonstruksjonen har et vannreservoar, og vannet slippes inn ved høyvann og ut ved lavvann. Den kinetiske energien til det flytende vannet beveger møllens hjul, og den genererte kraften brukes til å utføre arbeid, for eksempel sliping av korn til mel. Mens det er en rekke problemer med dette systemet, inkludert farer for økosystemet der denne møllen er bygget, har denne metoden for å generere energi potensial, fordi den er en fornybar og pålitelig kraftkilde.
Ikke-Fundamentale Krefter
kreftene som er derivater av fundamentale krefter kalles ikke-fundamentale krefter.
Normal Kraft
en av de ikke-fundamentale kreftene er den normale kraften som virker vinkelrett på objektets overflate og skyver utover, motstår trykket fra andre gjenstander. Når et objekt er plassert på en overflate, er størrelsen på normalkraften lik nettokraften som presser mot overflaten. På en flat overflate, når andre krefter enn tyngdekraften er i likevekt, er den normale kraften lik gravitasjonskraften i størrelse og motsatt i retning. Vektorsummen av de to kreftene er da null og objektet er stasjonært eller beveger seg med konstant hastighet. Når objektet er i en skråning og andre krefter er i likevekt, peker summen av gravitasjonskrefter og normale krefter nedover (men ikke direkte ned, vinkelrett på horisonten), og objektet glir ned langs skråningen.
Friksjon
Friksjon er en kraft parallelt med overflaten av et objekt og motsatt dens bevegelse. Det oppstår når to objekter glir mot hverandre (kinetisk friksjon), eller når en stasjonær gjenstand plasseres på en skrå overflate (statisk friksjon). Denne kraften brukes når du setter objekter i bevegelse, for eksempel hjul grep til bakken på grunn av friksjon. Uten det ville de ikke ha vært i stand til å drive kjøretøy. Friksjonen mellom dekkets gummi og bakken er sterk nok til å sikre at dekkene ikke glir langs bakken og muliggjør rullende bevegelse og bedre kontroll av bevegelsesretningen. Friksjon av et rullende objekt, rullende friksjon eller rullemotstand, er ikke så sterk som den tørre friksjonen av to gjenstander som glir mot hverandre. Friksjon brukes til å stoppe ved bruk av pauser-hjulene på et kjøretøy reduseres ved tørrfriksjon i disken eller trommelbremsene. I noen tilfeller er friksjon uønsket fordi den senker bevegelsen og slites ut mekaniske komponenter. Væsker eller glatte overflater brukes til å minimere friksjon.
Interessante Fakta Om Krefter
Krefter kan deformere faste gjenstander eller endre volum og trykk i væsker og gasser. Dette skjer når krefter påføres ulikt til forskjellige deler av objektet eller stoffet. I noen tilfeller når nok kraft påføres en tung gjenstand, kan den komprimeres til en veldig liten sfære. Hvis denne sfæren er liten nok, mindre enn en viss radius, så kan et svart hull dannes. Denne radiusen kalles Schwarzschild-radiusen. Det varierer basert på objektets masse og kan beregnes ved hjelp av en formel. Denne sfærens volum er så liten, at i forhold til objektets masse er det nesten null. Fordi massen av sorte hull er så sterkt kondensert, har de en ekstremt høy gravitasjonskraft, slik at andre gjenstander ikke kan unnslippe det, og heller ikke kan lyse. Svarte hull reflekterer ikke noe lys, så de ser ut til å være helt svarte. Det er derfor de kalles sorte hull. Forskere mener at store stjerner på slutten av livet blir til svarte hull og kan vokse i masse ved å absorbere andre gjenstander som ligger innenfor en gitt radius.
