Innhold
- Kraft og hastighet er retningsbestemt
- Styrker som handler på et fly
- Tyngdekraften
- Diagrammer med fri kropp
Den første av Sir Isaac Newtons Three Laws of Motion, som danner grunnlaget for klassisk mekanikk, uttaler at et objekt i ro eller i en tilstand av enhetlig bevegelse vil forbli på den måten på ubestemt tid i fravær av en ytre styrke. Med andre ord, en kraft er den som forårsaker en endring i hastighet eller akselerasjon. Mengden akselerasjon som produseres på et objekt av en gitt kraft, bestemmes av gjenstandens masse.
Kraft og hastighet er retningsbestemt
Når fysikere snakker om en gjenstandshastighet, snakker de ikke bare om gjenstandens hastighet, men også om retningen den beveger seg i. Tilsvarende har kraft en retningsbestemt komponent så vel som en kvantitativ en - en kraft som direkte motsetter seg en gjenstandshastighet har en annen effekt på objektet enn en kraft som virker i rett vinkel mot dens bevegelse. I matematiske termer er kraft, hastighet og akselerasjon - som er hastigheten på endringshastigheten produsert av en kraft - "vektormengder", som er et begrep som impliserer deres retningsbestanddel.
Styrker som handler på et fly
Den enkleste måten å forstå hvordan en kraft endrer en gjenstanders hastighet, er å forestille seg den kraften som virker i samme retning som hastigheten. For eksempel gir jetmotorene på et fly en kraft som virker i retning av flyvernes bevegelse, noe som gir den en positiv akselerasjon og får den til å gå raskere. Luftfriksjon derimot direkte motsetter seg flyenes bevegelse og bremser den; hvis motorene slutter å virke, vil flyet falle ut av himmelen. Men når kraften i motoren og det oppovertrykkende lufttrykket på de aerodynamisk utformede vingene balanserer friksjonskraften og andre bremsekrefter, inkludert tyngdekraften, flyr flyet med en konstant hastighet mot sin destinasjon.
Tyngdekraften
Tyngdekraftsattraksjonen som solen utøver på jorden, er et eksempel på en kraft med en viktig retningsbestanddel. Fordi gravitasjonskraften virker i rett vinkel mot jordens bevegelse, endrer den ikke hastigheten som planeten beveger seg på, men den endrer hele tiden retning. Som et resultat beveger jorden seg i en nesten sirkulær bane. Jordens hastighet kan være relativt konstant, men hastigheten endrer seg alltid som et resultat av tyngdekraften som alltid trekker den mot solen. Den samme tyngdekraften holder satellitter i bane rundt jorden.
Diagrammer med fri kropp
Det matematiske forholdet mellom kraft (F) som utøves på et objekt og dets akselerasjon (a) er F = m • a, der "m" er massen til objektet. Enheten for styrke i det metriske systemet er Newton, som er oppkalt etter Isaac Newton, den engelske fysikeren som formulerte forholdet. I den virkelige verden er det vanligvis flere krefter som virker på en kropp, hver med en retningsbestanddel. Disse kreftene kan være mekaniske, gravitasjonsmessige, elektriske eller magnetiske. For å forutsi objektets bevegelse er det ofte nyttig å tegne et frigroppsdiagram, som er en grafisk fremstilling av disse kreftene som skildrer størrelsen og retningen til hver.