science >> Wetenschap >  >> Fysica

Tien verschillende soorten strijdkrachten

Force heeft een specifieke betekenis in de natuurkunde en heeft - anders dan in films - niets te maken met de onderliggende harmonie van het universum. In de natuurkunde is een kracht een duw of trek als gevolg van een interactie tussen twee objecten. Een kracht kan het gevolg zijn van direct contact, zoals een kind dat een wagen duwt, of van actie op afstand, zoals de aantrekkingskracht die de aarde op de maan uitoefent. Binnen deze twee brede categorieën is het mogelijk om ten minste 10 verschillende krachten te identificeren die helpen het universum te vormen en onze ervaring daarin te conditioneren.
Contactkrachten

Toen hij zijn bewegingswetten formuleerde, zei Sir Isaac Newton nee twijfel stelde zich contactkrachten voor als zijn primaire voorbeelden. Dit zijn de krachten die het gevolg zijn van directe fysieke interactie tussen twee objecten. Volgens de tweede wet van Newton, F \u003d ma, produceert een kracht van grootte F een versnelling "a" wanneer toegepast op een object met massa "m."

Toegepaste kracht - Dit is het gemakkelijkst te begrijpen type kracht . Duw op een object en het object duwt terug, zegt de eerste wet van Newton, totdat de kracht van de kracht de traagheid van het object overwint. Op dat moment begint het object te bewegen en versnelt het, bij afwezigheid van andere krachten, met een hoeveelheid die evenredig is aan de grootte van zijn massa en de uitgeoefende kracht.

Normale kracht - Kracht is een vectorgrootheid, wat betekent de grootte ervan hangt af van de richting. In elke interactie tussen twee objecten is de normale kracht de kracht loodrecht op het raakvlak tussen de op elkaar inwerkende objecten. Normale kracht produceert niet altijd beweging. Een tafel oefent bijvoorbeeld een normale kracht uit op een boek om de zwaartekracht te overwinnen en te voorkomen dat het boek valt.

Wrijvingskracht - Wrijvingskracht weerstaat meestal beweging. Het is een gevolg van het feit dat oppervlakken in de echte wereld niet perfect glad zijn. De grootte van de wrijvingskracht uitgeoefend door een oppervlak hangt af van de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal waarvan het oppervlak is gemaakt en van het object dat erlangs beweegt. De wrijvingskracht op een rustend object, statische wrijving genoemd, verschilt van die op een bewegend object, glijdende wrijving genoemd.

Luchtweerstand - objecten die door de atmosfeer van de aarde bewegen, ondervinden een weerstandskracht die wordt gecreëerd door de wrijving die wordt gegenereerd door luchtmoleculen. Deze kracht wordt sterker met toenemende snelheid en toenemend oppervlak loodrecht op de bewegingsrichting. Het is een belangrijke hoeveelheid in de luchtvaart- en ruimtevaartindustrie.

Spankracht - bind een touwtje aan een vast voorwerp, trek aan het andere uiteinde en het touwtje trekt zich terug totdat het breekt. De kracht die de snaar uitoefent, is de spankracht, die wordt uitgeoefend over de lengte ervan. Het is een eigenschap van het materiaal waarvan de string is gemaakt, evenals de diameter.

Veerkracht - De hoeveelheid kracht die nodig is om een veer samen te drukken, is afhankelijk van het materiaal waaruit de veer is gemaakt, de diameter van de draad die de spoelen vormt, en het aantal spoelen. Deze eigenschappen worden gekwantificeerd in een aantal karakteristieken van de veer die de veerconstante "k" wordt genoemd. De kracht die nodig is om de veer over een afstand "x" te comprimeren wordt gegeven door de Wet van Hooke: F \u003d kx.
Actie op afstandskrachten

De fundamentele natuurkrachten die de planeten draaien en de zon en brandende sterren handelen allemaal op afstand. Zonder hen zou het universum waarvan we weten dat het waarschijnlijk niet zou bestaan of, als het bestond, een heel andere plaats zijn.

Zwaartekracht - De reden voor het bestaan van deze kracht is iets van een mysterie, maar als het bestond niet, planeten en sterren zouden zich niet kunnen vormen. De grootte van de zwaartekracht objecten op elkaar uitoefenen hangt af van de massa van de objecten en de inverse van het kwadraat van de afstand tussen hen. Hoe massiever de objecten en /of hoe korter de afstand tussen hen, hoe sterker de kracht.

Elektromagnetische kracht - Hoewel ze niet hetzelfde lijken te zijn, zijn elektriciteit en magnetisme gerelateerd. Stromende elektronen produceren magnetisme en een bewegende magneet produceert elektriciteit. De relatie tussen deze fenomenen werd verklaard door de Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell in de 19e eeuw en wordt in zijn vergelijkingen gekwantificeerd. Elektriciteit oefent een kracht uit via de aantrekking of afstoting van geladen deeltjes, terwijl de magnetische kracht te wijten is aan de aantrekking of afstoting veroorzaakt door magnetische polen.

De sterke kracht - Omdat alle protonen positief geladen zijn, stoten ze elkaar af , en ze zouden geen atoomkern kunnen vormen als de sterke kracht niet zou bestaan om ze bij elkaar te houden. De sterke kracht is de krachtigste kracht in de natuur. Het is ook degene die quarks samenbindt om protonen en neutronen te vormen.

De zwakke kracht - De zwakke kracht is een andere fundamentele nucleaire kracht. Het is sterker dan de zwaartekracht, maar het werkt alleen op oneindig korte afstanden. Gedragen door subatomaire energiebundels genaamd bosonen, zorgt de zwakke kracht ervoor dat protonen veranderen in neutronen en vice versa tijdens nucleair verval. Zonder deze kracht zou kernfusie onmogelijk zijn en sterren, zoals de zon, zouden niet bestaan.