Lihat juga "Portal Fisik"

Gaya sebagai besaran vektor dicirikan modul , arah dan "titik" dari aplikasi kekuatan. Dengan parameter terakhir, konsep gaya sebagai vektor dalam fisika berbeda dari konsep vektor dalam aljabar vektor, di mana vektor yang sama dalam nilai dan arah absolut, terlepas dari titik penerapannya, dianggap sebagai vektor yang sama. Dalam fisika, vektor-vektor ini disebut vektor bebas.Dalam mekanika, konsep vektor terikat sangat umum, yang awalnya ditetapkan pada titik tertentu dalam ruang atau mungkin pada garis yang melanjutkan arah vektor (vektor geser ). .

Konsep juga digunakan garis kekuatan, menunjukkan garis lurus yang melalui titik penerapan gaya, di mana gaya diarahkan.

Dimensi gaya adalah LMT 2, satuan pengukuran dalam Satuan Sistem Internasional (SI) adalah newton (N, N), dalam sistem CGS - dyne.

Sejarah konsep

Konsep gaya digunakan oleh para ilmuwan kuno dalam karya-karya mereka tentang statika dan gerakan. Dia terlibat dalam studi kekuatan dalam proses merancang mekanisme sederhana di abad III. SM e. Archimedes. Ide kekuasaan Aristoteles, terkait dengan inkonsistensi mendasar, berlangsung selama beberapa abad. Inkonsistensi ini dihilangkan pada abad ke-17. Isaac Newton menggunakan metode matematika untuk menggambarkan gaya. Mekanika Newton tetap diterima secara umum selama hampir tiga ratus tahun. Pada awal abad XX. Albert Einstein dalam teori relativitas menunjukkan bahwa mekanika Newton benar hanya pada kecepatan dan massa benda yang relatif rendah dalam sistem, dengan demikian menjelaskan ketentuan dasar kinematika dan dinamika dan menjelaskan beberapa sifat baru ruang-waktu.

mekanika Newton

Isaac Newton mulai menggambarkan gerakan benda menggunakan konsep kelembaman dan gaya. Setelah melakukan ini, ia menetapkan sepanjang jalan bahwa setiap gerakan mekanis tunduk pada hukum kekekalan umum. Dalam Mr. Newton menerbitkan karyanya yang terkenal "", di mana ia menguraikan tiga hukum dasar mekanika klasik (hukum Newton yang terkenal).

hukum pertama Newton

Sebagai contoh, hukum-hukum mekanika adalah persis sama di dalam tubuh sebuah truk ketika truk itu melaju di sepanjang bagian jalan yang lurus dengan kecepatan tetap dan ketika truk itu berhenti. Seseorang dapat melemparkan bola vertikal ke atas dan menangkapnya setelah beberapa waktu di tempat yang sama, terlepas dari apakah truk bergerak secara merata dan lurus atau diam. Baginya, bola terbang dalam garis lurus. Namun, bagi pengamat luar di lapangan, lintasan bola terlihat seperti parabola. Ini disebabkan oleh fakta bahwa bola bergerak relatif terhadap tanah selama penerbangan tidak hanya secara vertikal, tetapi juga secara horizontal oleh inersia ke arah truk. Bagi seseorang yang berada di belakang truk, tidak masalah apakah yang terakhir bergerak di sepanjang jalan, atau dunia di sekitar bergerak dengan kecepatan konstan ke arah yang berlawanan, dan truk itu berdiri diam. Dengan demikian, keadaan istirahat dan gerak lurus yang seragam secara fisik tidak dapat dibedakan satu sama lain.

hukum kedua Newton

Menurut definisi momentum:

di mana massa, adalah kecepatan.

Jika massa suatu titik material tetap tidak berubah, maka turunan waktu dari massa tersebut adalah nol, dan persamaannya menjadi:

hukum ketiga Newton

Untuk setiap dua benda (sebut saja benda 1 dan benda 2), hukum ketiga Newton menyatakan bahwa gaya aksi benda 1 pada benda 2 disertai dengan munculnya gaya yang sama dalam nilai absolut, tetapi berlawanan arah, bekerja pada tubuh 1 dari tubuh 2. Secara matematis, hukum ditulis seperti ini:

Hukum ini berarti bahwa gaya selalu muncul dalam pasangan aksi-reaksi. Jika benda 1 dan benda 2 berada dalam sistem yang sama, maka gaya total dalam sistem akibat interaksi benda-benda ini adalah nol:

Ini berarti bahwa tidak ada gaya internal yang tidak seimbang dalam sistem tertutup. Ini mengarah pada fakta bahwa pusat massa sistem tertutup (yaitu, yang tidak terpengaruh oleh gaya eksternal) tidak dapat bergerak dengan percepatan. Bagian-bagian terpisah dari sistem dapat dipercepat, tetapi hanya sedemikian rupa sehingga sistem secara keseluruhan tetap dalam keadaan diam atau gerak lurus yang seragam. Namun, jika gaya luar bekerja pada sistem, maka pusat massanya akan mulai bergerak dengan percepatan yang sebanding dengan gaya luar yang dihasilkan dan berbanding terbalik dengan massa sistem.

Interaksi Dasar

Semua gaya di alam didasarkan pada empat jenis interaksi fundamental. Kecepatan rambat maksimum dari semua jenis interaksi sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Gaya elektromagnetik bekerja di antara benda-benda bermuatan listrik, gaya gravitasi bekerja di antara benda-benda besar. Yang kuat dan yang lemah hanya muncul pada jarak yang sangat kecil dan bertanggung jawab atas interaksi antara partikel subatom, termasuk nukleon yang membentuk inti atom.

Intensitas interaksi kuat dan lemah diukur dalam satuan energi(elektron volt), bukan satuan kekuatan, dan oleh karena itu penerapan istilah "kekuatan" kepada mereka dijelaskan oleh tradisi yang diambil dari zaman kuno untuk menjelaskan fenomena apa pun di dunia sekitarnya dengan aksi "kekuatan" khusus untuk setiap fenomena.

Konsep gaya tidak dapat diterapkan pada fenomena dunia subatomik. Ini adalah konsep dari gudang senjata fisika klasik, yang terkait (walaupun hanya secara tidak sadar) dengan gagasan Newton tentang gaya yang bekerja di kejauhan. Dalam fisika subatom, tidak ada gaya seperti itu lagi: mereka digantikan oleh interaksi antara partikel yang terjadi melalui medan, yaitu beberapa partikel lain. Oleh karena itu, fisikawan energi tinggi menghindari penggunaan kata memaksa, diganti dengan kata interaksi.

Setiap jenis interaksi disebabkan oleh pertukaran pembawa interaksi yang sesuai: gravitasi - pertukaran graviton (eksistensi belum dikonfirmasi secara eksperimental), elektromagnetik - foton virtual, boson vektor lemah, gluon kuat (dan pada jarak yang jauh - meson). Saat ini, interaksi elektromagnetik dan lemah digabungkan menjadi interaksi elektrolemah yang lebih mendasar. Berbagai upaya sedang dilakukan untuk menggabungkan keempat interaksi mendasar menjadi satu (yang disebut grand unified theory).

Seluruh ragam kekuatan yang memanifestasikan dirinya di alam, pada prinsipnya, dapat direduksi menjadi empat interaksi mendasar ini. Misalnya, gesekan adalah manifestasi dari gaya elektromagnetik yang bekerja antara atom dari dua permukaan yang bersentuhan, dan prinsip pengecualian Pauli, yang mencegah atom menembus area satu sama lain. Gaya yang terjadi ketika pegas berubah bentuk, dijelaskan oleh hukum Hooke, juga merupakan hasil gaya elektromagnetik antara partikel dan prinsip pengecualian Pauli, yang memaksa atom-atom kisi kristal suatu zat untuk berada di dekat posisi kesetimbangan. .

Namun, dalam praktiknya ternyata tidak hanya tidak layak, tetapi juga tidak mungkin sesuai dengan kondisi masalah, seperti pertimbangan terperinci tentang masalah aksi kekuatan.

gravitasi

Gravitasi ( gravitasi) - interaksi universal antara segala jenis materi. Dalam kerangka mekanika klasik, dijelaskan oleh hukum gravitasi universal, yang dirumuskan oleh Isaac Newton dalam karyanya "The Mathematical Principles of Natural Philosophy". Newton memperoleh besar percepatan gerak Bulan mengelilingi Bumi, dengan asumsi dalam perhitungan bahwa gaya gravitasi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari benda gravitasi. Selain itu, ia juga menemukan bahwa percepatan akibat gaya tarik satu benda dengan benda lain sebanding dengan hasil kali massa benda-benda tersebut. Berdasarkan dua kesimpulan ini, hukum gravitasi dirumuskan: setiap partikel material tertarik satu sama lain dengan gaya yang berbanding lurus dengan produk massa ( dan ) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka:

Berikut adalah konstanta gravitasi, yang nilainya pertama kali diperoleh dalam eksperimennya oleh Henry Cavendish. Dengan menggunakan hukum ini, seseorang dapat memperoleh rumus untuk menghitung gaya gravitasi benda dengan bentuk yang berubah-ubah. Teori gravitasi Newton menjelaskan dengan baik gerakan planet-planet tata surya dan banyak benda langit lainnya. Namun, ini didasarkan pada konsep aksi jangka panjang, yang bertentangan dengan teori relativitas. Oleh karena itu, teori gravitasi klasik tidak dapat diterapkan untuk menggambarkan gerakan benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, medan gravitasi objek yang sangat masif (misalnya, lubang hitam), serta medan gravitasi variabel yang diciptakan oleh menggerakkan tubuh pada jarak yang jauh dari mereka.

Interaksi elektromagnetik

Medan elektrostatik (medan muatan tetap)

Perkembangan fisika setelah Newton menambahkan tiga besaran utama (panjang, massa, waktu) suatu muatan listrik berdimensi C. Namun berdasarkan persyaratan praktikum berdasarkan kemudahan pengukuran, arus listrik berdimensi I adalah sering digunakan sebagai pengganti biaya, dan Saya = CT − 1 . Satuan muatan adalah coulomb, dan satuan arus adalah ampere.

Karena muatan, dengan demikian, tidak ada secara independen dari tubuh yang membawanya, interaksi listrik tubuh memanifestasikan dirinya dalam bentuk gaya yang sama yang dipertimbangkan dalam mekanika, yang menyebabkan percepatan. Sebagaimana diterapkan pada interaksi elektrostatik dua "muatan titik" dalam ruang hampa, hukum Coulomb digunakan:

dimana adalah jarak antara muatan, dan 0 8.854187817 10 12 F/m. Dalam zat homogen (isotropik) dalam sistem ini, gaya interaksi berkurang dengan faktor , di mana adalah konstanta dielektrik medium.

Arah gaya bertepatan dengan garis yang menghubungkan muatan titik. Secara grafis, medan elektrostatik biasanya digambarkan sebagai gambar garis gaya, yang merupakan lintasan imajiner di mana partikel bermuatan tanpa massa akan bergerak. Garis-garis ini dimulai pada satu dan berakhir pada muatan lainnya.

Medan elektromagnetik (medan DC)

Keberadaan medan magnet diakui kembali pada Abad Pertengahan oleh orang Cina, yang menggunakan "batu cinta" - magnet, sebagai prototipe kompas magnetik. Secara grafis, medan magnet biasanya digambarkan sebagai garis gaya tertutup, yang kerapatannya (seperti dalam kasus medan elektrostatik) menentukan intensitasnya. Secara historis, cara visual untuk memvisualisasikan medan magnet adalah serbuk besi, dituangkan, misalnya, pada selembar kertas yang diletakkan di atas magnet.

Jenis gaya turunan

kekuatan elastis- gaya yang timbul dari deformasi tubuh dan menentang deformasi ini. Dalam kasus deformasi elastis, itu potensial. Gaya elastis memiliki sifat elektromagnetik, yang merupakan manifestasi makroskopik dari interaksi antarmolekul. Gaya elastis diarahkan berlawanan dengan perpindahan, tegak lurus terhadap permukaan. Vektor gaya berlawanan dengan arah perpindahan molekul.

Gaya gesek- gaya yang timbul dari gerakan relatif benda padat dan menentang gerakan ini. Mengacu pada kekuatan disipatif. Gaya gesekan memiliki sifat elektromagnetik, yang merupakan manifestasi makroskopik dari interaksi antarmolekul. Vektor gaya gesekan diarahkan berlawanan dengan vektor kecepatan.

Kekuatan resistensi sedang- gaya yang timbul dari pergerakan benda padat dalam media cair atau gas. Mengacu pada kekuatan disipatif. Gaya resistensi memiliki sifat elektromagnetik, menjadi manifestasi makroskopik dari interaksi antarmolekul. Vektor gaya hambatan diarahkan berlawanan dengan vektor kecepatan.

Kekuatan reaksi dukungan normal- gaya elastis yang bekerja dari sisi tumpuan pada tubuh. Diarahkan tegak lurus terhadap permukaan penyangga.

Gaya tegangan permukaan- gaya yang timbul pada permukaan penampang fasa. Ini memiliki sifat elektromagnetik, menjadi manifestasi makroskopik dari interaksi antarmolekul. Gaya tegangan diarahkan secara tangensial ke antarmuka; muncul karena gaya tarik tak terkompensasi molekul yang terletak pada batas fase oleh molekul yang tidak terletak pada batas fase.

Tekanan osmotik

Pasukan Van der Waals- gaya antarmolekul elektromagnetik yang timbul dari polarisasi molekul dan pembentukan dipol. Gaya Van der Waals berkurang dengan cepat dengan bertambahnya jarak.

gaya inersia adalah gaya fiktif yang diperkenalkan dalam kerangka acuan non-inersia untuk memenuhi hukum kedua Newton di dalamnya. Secara khusus, dalam kerangka acuan yang terkait dengan benda yang dipercepat secara seragam, gaya inersia diarahkan berlawanan dengan percepatan. Dari gaya inersia total, gaya sentrifugal dan gaya Coriolis dapat dibedakan untuk kemudahan.

Yg dihasilkan

Saat menghitung percepatan benda, semua gaya yang bekerja padanya digantikan oleh satu gaya, yang disebut resultan. Ini adalah jumlah geometris dari semua gaya yang bekerja pada tubuh. Dalam hal ini, aksi masing-masing gaya tidak bergantung pada aksi yang lain, yaitu, setiap gaya memberi tubuh suatu percepatan yang akan diberikan tanpa adanya aksi gaya lain. Pernyataan ini disebut prinsip independensi aksi gaya (prinsip superposisi).

Lihat juga

Sumber

• Grigoriev V. I., Myakishev G. Ya. - "Kekuatan di alam"
• Landau, L.D., Lifshitz, E.M. Mekanika - edisi ke-5, stereotip. - M.: Fizmatlit, 2004. - 224 hal. - ("Fisika Teoretis", Volume I). - .

Catatan

1. Glosarium. Observatorium Bumi. NASA. - "Gaya - setiap faktor eksternal yang menyebabkan perubahan pergerakan benda bebas atau terjadinya tekanan internal pada benda tetap."(Bahasa inggris)
2. Bronstein I. N. Semendyaev K. A. Buku Pegangan matematika. M.: Rumah penerbitan "Nauka" Dewan redaksi literatur fisika dan matematika referensi. 1964.
3. Feynman, R. P., Leighton, R. B., Sands, M. Kuliah Fisika, Vol 1 - Addison-Wesley, 1963.(Bahasa inggris)

> Kekuatan

Keterangan kekuatan dalam fisika: istilah dan definisi, hukum gaya, pengukuran satuan dalam Newton, hukum dan rumus kedua Newton, diagram pengaruh gaya suatu benda.

Memaksa- tindakan apa pun yang mengarah pada perubahan objek dalam gerakan, arah, atau struktur geometris.

tugas belajar

• Buatlah hubungan antara massa dan percepatan.

Poin-poin Penting

• Gaya merupakan konsep vektor yang memiliki besar dan arah. Ini juga berlaku untuk massa dan percepatan.
• Sederhananya, gaya bertindak sebagai dorongan atau tarikan, yang dapat didefinisikan dengan berbagai standar.
• Dinamika adalah studi tentang gaya yang menyebabkan benda atau sistem bergerak dan berubah bentuk.
• Kekuatan eksternal adalah segala pengaruh eksternal yang mempengaruhi tubuh, sedangkan kekuatan internal bertindak dari dalam.

Ketentuan

• Kecepatan vektor adalah laju perubahan posisi dalam waktu dan arah.
• Gaya adalah setiap tindakan yang menyebabkan suatu benda berubah dalam gerak, arah, atau struktur geometrik.
• Vektor adalah besaran berarah yang dicirikan oleh besar dan arah (antara dua titik).

Contoh

Untuk mempelajari standar gaya dalam fisika, sebab dan akibat, gunakan dua karet gelang. Gantung satu di pengait dalam posisi vertikal. Temukan benda kecil dan tempelkan ke ujung yang menggantung. Ukur regangan yang dihasilkan dengan berbagai benda. Apa hubungan antara jumlah benda yang ditangguhkan dan panjang peregangan? Apa yang akan terjadi pada beban yang direkatkan jika Anda memindahkan pita dengan pensil?

Tinjauan Angkatan

Dalam fisika, gaya adalah setiap fenomena yang menyebabkan suatu benda mengalami perubahan gerak, arah, atau desain geometrik. Diukur dalam Newton. Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan suatu benda bermassa berubah kecepatan atau berubah bentuk. Kekuatan juga dijelaskan dalam istilah intuitif seperti "dorong" atau "dorong". Memiliki besar dan arah (vektor).

Karakteristik

Hukum kedua Newton mengatakan bahwa gaya total yang bekerja pada suatu benda sama dengan laju perubahan momentumnya. Juga, percepatan suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja padanya dan searah dengan gaya total dan berbanding terbalik dengan massa.

Ingatlah bahwa gaya adalah besaran vektor. Vektor adalah larik satu dimensi yang memiliki besar dan arah. memiliki massa dan percepatan:

Juga terkait dengan gaya adalah gaya dorong (menambah kecepatan suatu benda), deselerasi (mengurangi kecepatan), dan torsi (mengubah kecepatan). Gaya-gaya yang tidak diterapkan secara seragam di semua bagian benda juga menyebabkan tegangan mekanik (deform matter). Jika dalam benda padat itu berubah bentuk secara bertahap, maka dalam cairan itu berubah tekanan dan volume.

Dinamika

Ini adalah studi tentang kekuatan yang membuat objek dan sistem bergerak. Kami memahami gaya sebagai dorongan atau tarikan yang pasti. Mereka memiliki besar dan arah. Pada gambar, Anda dapat melihat beberapa contoh penggunaan kekuatan. Kiri atas - sistem rol. Gaya yang diterapkan pada kabel harus sama dan melebihi gaya yang dihasilkan oleh massa, benda, atau efek gravitasi. Kanan atas menunjukkan bahwa benda apa pun yang diletakkan di permukaan akan memengaruhinya. Di bawah ini adalah daya tarik magnet.

1. Hukum dinamika Newton

hukum atau aksioma gerak (sebagaimana dirumuskan oleh Newton sendiri dalam karyanya Principia Mathematica, 1687): “I. Setiap benda terus ditahan dalam keadaan istirahatnya, atau gerak seragam dan lurus, sampai dan sejauh ia dipaksa oleh gaya yang diterapkan untuk mengubah keadaan ini. II. Perubahan momentum sebanding dengan gaya penggerak yang diterapkan dan terjadi dalam arah garis lurus di mana gaya ini bekerja. AKU AKU AKU. Suatu aksi selalu memiliki reaksi yang sama besar dan berlawanan arah, sebaliknya interaksi dua benda terhadap satu sama lain adalah sama besar dan arahnya berlawanan.

2. Apa itu kekuatan?

Gaya dicirikan oleh besar dan arah. Gaya mencirikan aksi benda lain pada benda tertentu. Hasil gaya yang bekerja pada suatu benda tidak hanya bergantung pada besar dan arahnya, tetapi juga pada titik penerapan gaya tersebut. Resultannya adalah satu gaya, yang hasilnya akan sama dengan hasil aksi semua gaya nyata. Jika gaya-gaya itu searah, resultan sama dengan jumlah mereka dan diarahkan ke arah yang sama. Jika gaya diarahkan ke arah yang berlawanan, maka resultan sama dengan perbedaannya dan diarahkan ke gaya yang lebih besar.

Gravitasi dan berat badan

Gravitasi adalah gaya yang menarik benda ke Bumi karena gravitasi universal. Semua benda di Semesta tertarik satu sama lain, dan semakin besar massanya dan semakin dekat letaknya, semakin kuat daya tariknya.

Untuk menghitung gaya gravitasi, massa benda harus dikalikan dengan faktor, dilambangkan dengan huruf g, kira-kira sama dengan 9,8 N / kg. Jadi, gravitasi dihitung dengan rumus

Berat tubuh adalah gaya yang digunakan tubuh untuk menekan penyangga atau meregangkan suspensi karena gaya tarik ke Bumi. Jika tubuh tidak memiliki penyangga atau penopang, maka tubuh juga tidak memiliki berat - dalam keadaan tanpa bobot.

kekuatan elastis

Gaya elastis adalah gaya yang terjadi di dalam tubuh sebagai akibat deformasi dan mencegah perubahan bentuk. Tergantung pada bagaimana bentuk tubuh berubah, beberapa jenis deformasi dibedakan, khususnya, tegangan dan kompresi, lentur, geser dan geser, torsi.

Semakin banyak bentuk tubuh berubah, semakin besar gaya elastis yang muncul di dalamnya.

Dinamometer - alat untuk mengukur gaya: gaya terukur dibandingkan dengan gaya elastis yang terjadi pada pegas dinamometer.

Gaya gesek

Gaya gesekan statis adalah gaya yang mencegah benda bergerak.

Alasan terjadinya gesekan adalah bahwa setiap permukaan memiliki ketidakteraturan yang saling berhubungan. Jika permukaan dipoles, maka gesekan disebabkan oleh gaya interaksi molekul. Ketika sebuah benda bergerak pada permukaan horizontal, gaya gesekan diarahkan melawan gerakan dan berbanding lurus dengan gaya gravitasi:

Gaya gesekan geser adalah gaya resistensi ketika satu benda meluncur di atas permukaan benda lain. Gaya gesekan menggelinding adalah gaya seret ketika satu benda menggelinding di atas permukaan benda lain; itu jauh lebih kecil daripada gaya gesekan geser.

Jika gesekan berguna, itu meningkat; jika berbahaya - kurangi.

3. HUKUM KONSERVASI

HUKUM KONSERVASI, hukum fisika, yang menurutnya beberapa properti dari sistem tertutup tetap tidak berubah dengan perubahan apa pun dalam sistem. Yang paling penting adalah hukum kekekalan materi dan energi. Hukum kekekalan materi menyatakan bahwa materi tidak diciptakan atau dimusnahkan; selama transformasi kimia, massa total tetap tidak berubah. Jumlah total energi dalam sistem juga tetap tidak berubah; energi hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Kedua hukum ini hanya kira-kira benar. Massa dan energi dapat diubah menjadi satu sama lain sesuai dengan persamaan E = ts 2. Hanya jumlah total massa dan energi ekivalennya yang tetap tidak berubah. Hukum kekekalan lainnya menyangkut muatan listrik: ia tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan. Sebagaimana diterapkan pada proses nuklir, hukum kekekalan dinyatakan dalam fakta bahwa muatan total, spin dan ANGKA KUANTUM lainnya dari partikel yang berinteraksi harus tetap sama untuk partikel yang dihasilkan dari interaksi. Dalam interaksi kuat, semua bilangan kuantum kekal. Dengan interaksi yang lemah, beberapa persyaratan undang-undang ini dilanggar, terutama yang berkaitan dengan PARITAS.

Hukum kekekalan energi dapat dijelaskan dengan menggunakan contoh bola 1 kg yang jatuh dari ketinggian 100 m Energi total awal bola adalah energi potensialnya. Ketika jatuh, energi potensial secara bertahap berkurang dan energi kinetik meningkat, tetapi jumlah total energi tidak berubah, sehingga terjadi kekekalan energi. A - energi kinetik meningkat dari 0 ke maksimum; B - energi potensial berkurang dari maksimum ke nol; C - jumlah total energi, yang sama dengan jumlah kinetik dan potensial Hukum kekekalan materi menyatakan bahwa selama reaksi kimia, materi tidak diciptakan dan tidak menghilang. Fenomena ini dapat ditunjukkan dengan menggunakan eksperimen klasik di mana lilin yang menyala di bawah toples kaca (A) ditimbang. Pada akhir percobaan, berat tutup dan isinya tetap sama seperti di awal, meskipun lilin, yang sebagian besar terdiri dari karbon dan hidrogen, "hilang" karena produk reaksi yang mudah menguap (air dan karbon dioksida) hilang. dilepaskan darinya. Hanya setelah para ilmuwan mengakui prinsip kekekalan materi pada akhir abad ke-18, pendekatan kuantitatif terhadap kimia menjadi mungkin.

pekerjaan mekanis terjadi ketika tubuh bergerak di bawah aksi gaya yang diterapkan padanya.

Kerja mekanik berbanding lurus dengan jarak yang ditempuh dan berbanding lurus dengan gaya:

Kekuatan

Kecepatan kerja di bidang teknologi ditandai dengan: kekuatan.

Daya sama dengan rasio kerja terhadap waktu yang dilakukan:

Energi adalah kuantitas fisik yang menunjukkan berapa banyak pekerjaan yang dapat dilakukan tubuh. Energi diukur dalam joule.

Ketika pekerjaan dilakukan, energi benda diukur. Usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energi.

Energi potensial ditentukan oleh posisi timbal balik dari tubuh yang berinteraksi atau bagian dari tubuh yang sama.

E p \u003d F h \u003d gmh.

Di mana g \u003d 9,8 N / kg, m - berat badan (kg), h - tinggi (m).

Energi kinetik memiliki tubuh sebagai hasil dari gerakannya. Semakin besar massa tubuh dan kecepatannya, semakin besar energi kinetiknya.

5. hukum dasar dinamika gerak rotasi

Momen kekuatan

1. Momen gaya terhadap sumbu rotasi, (1.1) dimana proyeksi gaya pada bidang tegak lurus sumbu rotasi, adalah lengan gaya (jarak terpendek dari sumbu rotasi ke garis dari aksi kekuatan).

2. Momen gaya relatif terhadap titik tetap O (asal). (1.2) Ditentukan oleh produk vektor jari-jari-vektor yang ditarik dari titik O ke titik penerapan gaya, oleh gaya ini; adalah vektor semu, arahnya bertepatan dengan arah gerakan translasi kanan sekrup selama otk rotasi ("aturan gimlet"). Modulus momen gaya, (1.3) di mana adalah sudut antara vektor dan, adalah bahu gaya, jarak terpendek antara garis aksi gaya dan titik penerapan gaya.

momentum sudut

1. Momentum sudut suatu benda yang berputar terhadap sumbu , (1.4) dimana momen inersia benda, adalah kecepatan sudut. Momentum sudut sistem benda adalah jumlah vektor dari momentum sudut semua benda sistem: . (1.5)

2. Momentum sudut suatu titik material dengan momentum relatif terhadap titik tetap O (asal). (1.6) Ditentukan oleh produk vektor jari-jari-vektor yang ditarik dari titik O ke titik material dan vektor momentum; adalah vektor semu, arahnya bertepatan dengan arah gerak translasi ulir kanan selama rotasinya otk ("aturan gimlet"). Modulus vektor momentum sudut, (1.7)

Momen inersia terhadap sumbu rotasi

1. Momen inersia suatu titik material , (1.8) di mana massa titik tersebut, adalah jaraknya dari sumbu rotasi.

2. Momen inersia benda tegar diskrit , (1.9) di mana adalah elemen massa benda tegar; adalah jarak elemen ini dari sumbu rotasi; adalah jumlah elemen tubuh.

3. Momen inersia dalam kasus distribusi massa kontinu (benda padat padat). (1.10) Jika benda itu homogen, mis. kerapatannya sama di seluruh volume, maka digunakan ekspresi (1.11), di mana dan adalah volume benda.

1. Kekuatan- vektor kuantitas fisik, yang merupakan ukuran intensitas dampak pada suatu tubuh badan lain, dan bidang. Terlampir pada yang masif kekuatan tubuh adalah penyebab perubahannya kecepatan atau kejadian di dalamnya deformasi dan tegangan.

Gaya sebagai besaran vektor dicirikan modul, arah dan "titik" dari aplikasi kekuatan. Dengan parameter terakhir, konsep gaya sebagai vektor dalam fisika berbeda dari konsep vektor dalam aljabar vektor, di mana vektor yang sama dalam nilai dan arah absolut, terlepas dari titik penerapannya, dianggap sebagai vektor yang sama. Dalam fisika, vektor ini disebut vektor bebas. Dalam mekanika, konsep vektor terhubung sangat umum, yang awalnya ditetapkan pada titik tertentu dalam ruang atau mungkin pada garis yang melanjutkan arah vektor (vektor geser).

Konsep juga digunakan garis kekuatan, menunjukkan garis lurus yang melalui titik penerapan gaya, di mana gaya diarahkan.

Hukum kedua Newton menyatakan bahwa dalam sistem referensi inersia, percepatan titik material dalam arah bertepatan dengan resultan dari semua gaya yang diterapkan pada tubuh, dan dalam nilai absolut berbanding lurus dengan modulus gaya dan berbanding terbalik dengan massa material. titik. Atau, secara ekuivalen, laju perubahan momentum suatu titik material sama dengan gaya yang diberikan.

Ketika gaya diterapkan pada benda dengan dimensi terbatas, tekanan mekanis muncul di dalamnya, disertai dengan deformasi.

Dari sudut pandang Model Standar fisika partikel elementer, interaksi fundamental (gravitasi, lemah, elektromagnetik, kuat) dilakukan melalui pertukaran yang disebut boson pengukur. Eksperimen fisika energi tinggi dilakukan pada tahun 70-80an. abad ke-20 menegaskan asumsi bahwa interaksi lemah dan elektromagnetik adalah manifestasi dari interaksi elektrolemah yang lebih mendasar.

Dimensi gaya adalah LMT 2, satuan pengukuran dalam Satuan Sistem Internasional (SI) adalah newton (N, N), dalam sistem CGS adalah dyne.

2. Hukum pertama Newton.

Hukum pertama Newton menyatakan bahwa ada kerangka acuan di mana benda mempertahankan keadaan istirahat atau gerak lurus yang seragam tanpa adanya tindakan pada mereka dari benda lain atau dengan kompensasi timbal balik dari pengaruh ini. Kerangka acuan seperti itu disebut inersia. Newton menyarankan bahwa setiap benda masif memiliki sejumlah inersia tertentu, yang mencirikan "keadaan alami" pergerakan benda ini. Ide ini menyangkal pandangan Aristoteles, yang menganggap istirahat sebagai "keadaan alami" suatu objek. Hukum pertama Newton bertentangan dengan fisika Aristoteles, salah satu ketentuannya adalah pernyataan bahwa benda dapat bergerak dengan kecepatan konstan hanya di bawah aksi gaya. Fakta bahwa dalam mekanika Newton dalam kerangka acuan inersia, diam secara fisik tidak dapat dibedakan dari gerak lurus beraturan, adalah alasan dari prinsip relativitas Galileo. Di antara totalitas tubuh, pada dasarnya tidak mungkin untuk menentukan mana di antara mereka yang "bergerak" dan mana yang "diam". Hal ini dimungkinkan untuk berbicara tentang gerak hanya dalam kaitannya dengan kerangka acuan apapun. Hukum mekanika berlaku sama di semua kerangka acuan inersia, dengan kata lain, semuanya setara secara mekanis. Yang terakhir mengikuti dari apa yang disebut transformasi Galilea.

3. Hukum kedua Newton.

Hukum kedua Newton dalam formulasi modernnya berbunyi seperti ini: dalam kerangka acuan inersia, laju perubahan momentum suatu titik material sama dengan jumlah vektor semua gaya yang bekerja pada titik ini.

di mana momentum titik material, adalah gaya total yang bekerja pada titik material. Hukum kedua Newton menyatakan bahwa aksi gaya yang tidak seimbang menyebabkan perubahan momentum suatu titik material.

Menurut definisi momentum:

di mana massa, adalah kecepatan.

Dalam mekanika klasik, pada kecepatan gerak yang jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya, massa suatu titik material dianggap tidak berubah, yang memungkinkan untuk mengeluarkannya dari tanda diferensial dalam kondisi berikut:

Mengingat definisi percepatan suatu titik, hukum kedua Newton mengambil bentuk:

Dikatakan sebagai "rumus paling terkenal kedua dalam fisika", meskipun Newton sendiri tidak pernah secara eksplisit menuliskan hukum keduanya dalam bentuk ini. Untuk pertama kalinya bentuk hukum ini dapat ditemukan dalam karya K. Maclaurin dan L. Euler.

Karena dalam kerangka acuan inersia mana pun percepatan benda adalah sama dan tidak berubah ketika berpindah dari satu kerangka ke kerangka lainnya, maka gaya juga invarian terhadap transisi semacam itu.

Dalam semua fenomena alam memaksa, terlepas dari asalnya, hanya muncul dalam arti mekanis, yaitu, sebagai penyebab pelanggaran gerakan seragam dan lurus tubuh dalam sistem koordinat inersia. Pernyataan sebaliknya, yaitu pembentukan fakta gerakan seperti itu, tidak menunjukkan tidak adanya gaya yang bekerja pada tubuh, tetapi hanya bahwa tindakan gaya-gaya ini saling seimbang. Jika tidak: jumlah vektornya adalah vektor dengan modul sama dengan nol. Ini adalah dasar untuk mengukur besarnya gaya ketika dikompensasi oleh gaya yang besarnya diketahui.

Hukum kedua Newton memungkinkan Anda untuk mengukur besarnya gaya. Misalnya, mengetahui massa sebuah planet dan percepatan sentripetalnya saat bergerak di orbit memungkinkan kita untuk menghitung besarnya gaya tarik gravitasi yang bekerja pada planet ini dari Matahari.

4. Hukum ketiga Newton.

Untuk setiap dua benda (sebut saja benda 1 dan benda 2), hukum ketiga Newton menyatakan bahwa gaya aksi benda 1 pada benda 2 disertai dengan munculnya gaya yang sama dalam nilai absolut, tetapi berlawanan arah, bekerja pada tubuh 1 dari tubuh 2. Secara matematis, hukum ditulis Jadi:

Hukum ini berarti bahwa gaya selalu muncul dalam pasangan aksi-reaksi. Jika benda 1 dan benda 2 berada dalam sistem yang sama, maka gaya total dalam sistem akibat interaksi benda-benda ini adalah nol:

Ini berarti bahwa tidak ada gaya internal yang tidak seimbang dalam sistem tertutup. Ini mengarah pada fakta bahwa pusat massa sistem tertutup (yaitu, yang tidak terpengaruh oleh gaya eksternal) tidak dapat bergerak dengan percepatan. Bagian-bagian terpisah dari sistem dapat dipercepat, tetapi hanya sedemikian rupa sehingga sistem secara keseluruhan tetap dalam keadaan diam atau gerak lurus yang seragam. Namun, jika gaya luar bekerja pada sistem, maka pusat massanya akan mulai bergerak dengan percepatan yang sebanding dengan gaya luar yang dihasilkan dan berbanding terbalik dengan massa sistem.

5. Gravitasi.

Gravitasi ( gravitasi) adalah interaksi universal antara segala jenis materi. Dalam kerangka mekanika klasik, dijelaskan oleh hukum gravitasi universal, yang dirumuskan oleh Isaac Newton dalam karyanya "The Mathematical Principles of Natural Philosophy". Newton memperoleh besar percepatan gerak Bulan mengelilingi Bumi, dengan asumsi dalam perhitungan bahwa gaya gravitasi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari benda gravitasi. Selain itu, ia juga menemukan bahwa percepatan akibat gaya tarik satu benda dengan benda lain sebanding dengan hasil kali massa benda-benda tersebut. Berdasarkan dua kesimpulan ini, hukum gravitasi dirumuskan: setiap partikel material tertarik satu sama lain dengan gaya yang berbanding lurus dengan produk massa ( dan ) dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka:

Berikut adalah konstanta gravitasi, yang nilainya pertama kali diperoleh oleh Henry Cavendish dalam eksperimennya. Dengan menggunakan hukum ini, seseorang dapat memperoleh rumus untuk menghitung gaya gravitasi benda dengan bentuk yang berubah-ubah. Teori gravitasi Newton menjelaskan dengan baik gerakan planet-planet tata surya dan banyak benda langit lainnya. Namun, ini didasarkan pada konsep aksi jangka panjang, yang bertentangan dengan teori relativitas. Oleh karena itu, teori gravitasi klasik tidak dapat diterapkan untuk menggambarkan gerakan benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, medan gravitasi objek yang sangat masif (misalnya, lubang hitam), serta medan gravitasi variabel yang diciptakan oleh menggerakkan tubuh pada jarak yang jauh dari mereka.

Teori gravitasi yang lebih umum adalah teori relativitas umum Albert Einstein. Di dalamnya, gravitasi tidak dicirikan oleh gaya invarian yang tidak bergantung pada kerangka acuan. Sebaliknya, gerakan bebas benda dalam medan gravitasi, yang dirasakan oleh pengamat sebagai gerakan sepanjang lintasan melengkung dalam ruang-waktu tiga dimensi dengan kecepatan variabel, dianggap sebagai gerakan kelembaman sepanjang garis geodesik dalam ruang empat dimensi yang melengkung. -waktu, di mana waktu mengalir secara berbeda pada titik yang berbeda. . Selain itu, garis ini dalam arti "paling langsung" - sedemikian rupa sehingga interval ruang-waktu (waktu yang tepat) antara dua posisi ruang-waktu dari benda tertentu adalah maksimum. Kelengkungan ruang tergantung pada massa benda, serta pada semua jenis energi yang ada dalam sistem.

6. Medan elektrostatik (medan muatan tetap).

Perkembangan fisika setelah Newton menambahkan tiga besaran utama (panjang, massa, waktu) muatan listrik dengan dimensi C. Namun, berdasarkan persyaratan praktik, mereka mulai menggunakan bukan satuan muatan, melainkan satuan arus listrik sebagai satuan utama pengukuran. Jadi, dalam sistem SI, satuan dasarnya adalah ampere, dan satuan muatan adalah liontin, turunannya.

Karena muatan, dengan demikian, tidak ada secara independen dari tubuh yang membawanya, interaksi listrik tubuh memanifestasikan dirinya dalam bentuk gaya yang sama yang dipertimbangkan dalam mekanika, yang menyebabkan percepatan. Seperti yang diterapkan pada interaksi elektrostatik dari dua muatan titik dengan nilai dan terletak dalam ruang hampa, hukum Coulomb digunakan. Dalam bentuk yang sesuai dengan sistem SI, ia memiliki bentuk:

di mana gaya yang digunakan muatan 1 untuk bekerja pada muatan 2; Ketika muatan ditempatkan dalam medium homogen dan isotropik, gaya interaksi berkurang dengan faktor , di mana adalah permitivitas medium.

Gaya diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan muatan titik. Secara grafis, medan elektrostatik biasanya digambarkan sebagai gambar garis gaya, yang merupakan lintasan imajiner di mana partikel bermuatan tak bermassa akan bergerak. Garis-garis ini dimulai pada satu dan berakhir pada muatan lain.

7. Medan elektromagnetik (medan arus searah).

Keberadaan medan magnet diakui kembali pada Abad Pertengahan oleh orang Cina, yang menggunakan "batu cinta" - magnet, sebagai prototipe kompas magnetik. Secara grafis, medan magnet biasanya digambarkan sebagai garis gaya tertutup, yang kerapatannya (seperti dalam kasus medan elektrostatik) menentukan intensitasnya. Secara historis, cara visual untuk memvisualisasikan medan magnet adalah serbuk besi, dituangkan, misalnya, pada selembar kertas yang diletakkan di atas magnet.

Oersted menemukan bahwa arus yang mengalir melalui konduktor menyebabkan defleksi jarum magnet.

Faraday sampai pada kesimpulan bahwa medan magnet dibuat di sekitar konduktor pembawa arus.

Ampere mengajukan hipotesis, yang diakui dalam fisika, sebagai model proses munculnya medan magnet, yang terdiri dari keberadaan arus tertutup mikroskopis dalam bahan, yang bersama-sama memberikan efek magnet alami atau induksi.

Ampere menemukan bahwa dalam kerangka acuan dalam ruang hampa, dalam kaitannya dengan pergerakan muatan, yaitu, ia berperilaku seperti arus listrik, medan magnet muncul, yang intensitasnya ditentukan oleh vektor induksi magnet yang terletak di bidang. tegak lurus terhadap arah gerakan muatan.

Satuan induksi magnet adalah tesla: 1 T = 1 T kg s 2 A 2
Masalah ini diselesaikan secara kuantitatif oleh Ampere, yang mengukur gaya interaksi dua konduktor paralel dengan arus yang mengalir melaluinya. Salah satu konduktor menciptakan medan magnet di sekitarnya, yang kedua bereaksi terhadap medan ini dengan mendekati atau menjauh dengan gaya yang dapat diukur, mengetahui yang mana dan besarnya kekuatan arus, dimungkinkan untuk menentukan modulus vektor induksi magnetik.

Interaksi gaya antara muatan listrik yang tidak bergerak relatif satu sama lain dijelaskan oleh hukum Coulomb. Namun, muatan yang bergerak relatif satu sama lain menciptakan medan magnet, di mana arus yang diciptakan oleh pergerakan muatan umumnya memasuki keadaan interaksi gaya.

Perbedaan mendasar antara gaya yang timbul dari gerakan relatif muatan dan kasus penempatan stasionernya adalah perbedaan geometri gaya-gaya ini. Untuk kasus elektrostatika, gaya interaksi dua muatan diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan mereka. Oleh karena itu, geometri masalah adalah dua dimensi dan pertimbangan dilakukan pada bidang yang melewati garis ini.

Dalam kasus arus, gaya yang mencirikan medan magnet yang diciptakan oleh arus terletak di bidang yang tegak lurus terhadap arus. Oleh karena itu, gambaran fenomena tersebut menjadi tiga dimensi. Medan magnet yang diciptakan oleh elemen arus pertama, panjangnya sangat kecil, berinteraksi dengan elemen arus kedua yang sama, dalam kasus umum, menciptakan gaya yang bekerja padanya. Apalagi untuk kedua arus, gambar ini benar-benar simetris dalam arti penomoran arusnya arbitrer.

Hukum interaksi arus digunakan untuk standarisasi arus listrik searah.

8. Interaksi yang kuat.

Interaksi kuat adalah interaksi fundamental jarak pendek antara hadron dan quark. Dalam inti atom, gaya kuat menahan proton yang bermuatan positif (mengalami gaya tolak elektrostatik), hal ini terjadi melalui pertukaran pi-meson antara nukleon (proton dan neutron). Pi-meson hidup sangat sedikit, masa hidupnya hanya cukup untuk menyediakan gaya nuklir dalam radius nukleus, oleh karena itu gaya nuklir disebut jarak pendek. Peningkatan jumlah neutron "mencairkan" nukleus, mengurangi gaya elektrostatik dan meningkatkan gaya nuklir, tetapi dengan sejumlah besar neutron, mereka sendiri, sebagai fermion, mulai mengalami tolakan karena prinsip Pauli. Juga, ketika nukleon terlalu berdekatan, pertukaran boson-W dimulai, menyebabkan tolakan, sehingga inti atom tidak "runtuh".

Di dalam hadron itu sendiri, gaya kuat menyatukan quark yang membentuk hadron. Kuanta medan kuat adalah gluon. Setiap quark memiliki satu dari tiga muatan "warna", setiap gluon terdiri dari sepasang "warna" - "antiwarna". Gluon mengikat quark dalam apa yang disebut. "kurung", karena quark bebas belum diamati dalam percobaan saat ini. Ketika quark bergerak terpisah satu sama lain, energi ikatan gluon meningkat, dan tidak berkurang seperti dalam kasus interaksi nuklir. Setelah menghabiskan banyak energi (dengan menabrak hadron di akselerator), seseorang dapat memutuskan ikatan quark-gluon, tetapi dalam kasus ini, jet hadron baru dikeluarkan. Namun, quark bebas dapat eksis di luar angkasa: jika sebuah quark berhasil menghindari kurungan selama Big Bang, maka kemungkinan musnahnya dengan antiquark yang sesuai atau berubah menjadi hadron tidak berwarna untuk quark semacam itu semakin kecil.

9. Interaksi yang lemah.

Interaksi lemah adalah interaksi dasar jarak pendek. Rentang 10 −18 m. Simetris terhadap kombinasi inversi spasial dan konjugasi muatan. Interaksi yang lemah melibatkan semua fundamentalfermion (lepton dan quark). Ini adalah satu-satunya interaksi yang melibatkanneutrino(apalagi gravitasi, diabaikan dalam kondisi laboratorium), yang menjelaskan daya tembus kolosal partikel-partikel ini. Interaksi yang lemah memungkinkan lepton, quark danantipartikel menukarkan energi, bobot, muatan listrik dan bilangan kuantum- yaitu, berubah menjadi satu sama lain. Salah satu manifestasinyapeluruhan beta.

Penting untuk mengetahui titik aplikasi dan arah setiap gaya. Penting untuk dapat menentukan dengan tepat gaya apa yang bekerja pada tubuh dan ke arah mana. Gaya dilambangkan sebagai , diukur dalam Newton. Untuk membedakan antara kekuatan, mereka ditunjuk sebagai berikut:

Di bawah ini adalah kekuatan utama yang bekerja di alam. Mustahil untuk menemukan kekuatan yang tidak ada saat memecahkan masalah!

Ada banyak kekuatan di alam. Di sini kami mempertimbangkan gaya-gaya yang dipertimbangkan dalam kursus fisika sekolah ketika mempelajari dinamika. Kekuatan lain juga disebutkan, yang akan dibahas di bagian lain.

Gravitasi

Setiap benda di planet ini dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Kekuatan yang digunakan Bumi untuk menarik setiap benda ditentukan oleh rumus

Titik aplikasi berada di pusat gravitasi tubuh. Gravitasi selalu mengarah vertikal ke bawah.

Gaya gesek

Mari berkenalan dengan gaya gesekan. Gaya ini muncul ketika benda bergerak dan dua permukaan bersentuhan. Gaya muncul sebagai akibat dari kenyataan bahwa permukaan, bila dilihat di bawah mikroskop, tidak sehalus kelihatannya. Gaya gesekan ditentukan dengan rumus:

Sebuah gaya diterapkan pada titik kontak antara dua permukaan. Diarahkan ke arah yang berlawanan dengan gerakan.

Mendukung kekuatan reaksi

Bayangkan sebuah benda yang sangat berat tergeletak di atas meja. Meja membungkuk di bawah berat benda. Tetapi menurut hukum ketiga Newton, meja bekerja pada benda dengan gaya yang sama persis dengan benda di atas meja. Gaya diarahkan berlawanan dengan gaya yang digunakan benda untuk menekan meja. Itu terserah. Gaya ini disebut reaksi tumpuan. Nama kekuatan "berbicara" bereaksi mendukung. Kekuatan ini muncul setiap kali ada dampak pada dukungan. Sifat kemunculannya pada tingkat molekuler. Objek, seolah-olah, mengubah posisi dan koneksi molekul yang biasa (di dalam tabel), mereka, pada gilirannya, cenderung kembali ke keadaan semula, "menolak".

Benar-benar benda apa pun, bahkan yang sangat ringan (misalnya, pensil yang tergeletak di atas meja), merusak penyangga di tingkat mikro. Oleh karena itu, reaksi dukungan terjadi.

Tidak ada rumus khusus untuk menemukan gaya ini. Mereka menamakannya dengan huruf, tetapi gaya ini hanyalah jenis gaya elastis yang terpisah, sehingga dapat juga dilambangkan sebagai

Gaya diterapkan pada titik kontak benda dengan tumpuan. Diarahkan tegak lurus terhadap penyangga.

Karena tubuh direpresentasikan sebagai titik material, gaya dapat digambarkan dari pusat

kekuatan elastis

Gaya ini muncul sebagai akibat dari deformasi (perubahan keadaan awal materi). Misalnya, ketika kita meregangkan pegas, kita meningkatkan jarak antara molekul bahan pegas. Saat kita menekan pegas, kita menguranginya. Saat kita memutar atau menggeser. Dalam semua contoh ini, muncul gaya yang mencegah deformasi - gaya elastis.

hukum Hooke

Gaya elastis diarahkan berlawanan dengan deformasi.

Karena tubuh direpresentasikan sebagai titik material, gaya dapat digambarkan dari pusat

Ketika dihubungkan secara seri, misalnya pegas, kekakuan dihitung dengan rumus

Ketika dihubungkan secara paralel, kekakuan

Kekakuan sampel. Modulus Young.

Modulus Young mencirikan sifat elastis suatu zat. Ini adalah nilai konstan yang hanya bergantung pada material, keadaan fisiknya. Mencirikan kemampuan material untuk menahan deformasi tarik atau tekan. Nilai modulus Young adalah tabel.

Pelajari lebih lanjut tentang sifat-sifat benda padat.

Berat badan

Berat badan adalah gaya yang digunakan suatu benda untuk bekerja pada suatu tumpuan. Anda mengatakan itu gravitasi! Kebingungan terjadi sebagai berikut: memang, seringkali berat badan sama dengan gaya gravitasi, tetapi gaya-gaya ini sama sekali berbeda. Gravitasi adalah gaya yang dihasilkan dari interaksi dengan Bumi. Bobot adalah hasil interaksi dengan penyangga. Gaya gravitasi diterapkan pada pusat gravitasi benda, sedangkan berat adalah gaya yang diterapkan pada penyangga (bukan pada benda)!

Tidak ada rumus untuk menentukan berat badan. Gaya ini dilambangkan dengan huruf.

Gaya reaksi tumpuan atau gaya elastik timbul sebagai respons terhadap benturan suatu benda pada suspensi atau tumpuan, oleh karena itu berat badan selalu secara numerik sama dengan gaya elastik, tetapi arahnya berlawanan.

Gaya reaksi dari tumpuan dan beban adalah gaya-gaya yang sifatnya sama, menurut hukum III Newton besarnya sama dan arahnya berlawanan. Berat adalah gaya yang bekerja pada penyangga, bukan pada benda. Gaya gravitasi bekerja pada tubuh.

Berat badan mungkin tidak sama dengan gravitasi. Bisa lebih atau kurang, atau bisa jadi bobotnya nol. Keadaan ini disebut tanpa bobot. Bobot adalah keadaan ketika suatu benda tidak berinteraksi dengan penyangga, misalnya, keadaan terbang: ada gravitasi, tetapi beratnya nol!

Dimungkinkan untuk menentukan arah percepatan jika Anda menentukan di mana gaya resultan diarahkan

Perhatikan bahwa berat adalah gaya, diukur dalam Newton. Bagaimana cara menjawab pertanyaan dengan benar: "Berapa berat badan Anda"? Kami menjawab 50 kg, tidak menyebutkan berat, tetapi massa kami! Dalam contoh ini, berat kita sama dengan gravitasi, yaitu kira-kira 500N!

Kelebihan muatan- rasio berat terhadap gravitasi

Kekuatan Archimedes

Gaya timbul sebagai akibat interaksi suatu benda dengan zat cair (gas), ketika benda itu dibenamkan dalam zat cair (atau gas). Gaya ini mendorong tubuh keluar dari air (gas). Oleh karena itu, diarahkan secara vertikal ke atas (mendorong). Ditentukan dengan rumus:

Di udara, kita mengabaikan kekuatan Archimedes.

Jika gaya Archimedes sama dengan gaya gravitasi, maka benda tersebut mengapung. Jika gaya Archimedes lebih besar, maka ia naik ke permukaan cairan, jika lebih kecil, ia tenggelam.

kekuatan listrik

Ada kekuatan asal listrik. Terjadi dengan adanya muatan listrik. Gaya-gaya ini, seperti gaya Coulomb, gaya Ampere, gaya Lorentz, dibahas secara rinci di bagian Listrik.

Penunjukan skema gaya yang bekerja pada tubuh

Seringkali tubuh dimodelkan oleh titik material. Oleh karena itu, dalam diagram, berbagai titik aplikasi dipindahkan ke satu titik - ke tengah, dan tubuh secara skema digambarkan sebagai lingkaran atau persegi panjang.

Untuk menentukan gaya dengan benar, perlu untuk membuat daftar semua benda yang berinteraksi dengan benda yang diteliti. Tentukan apa yang terjadi sebagai hasil interaksi dengan masing-masing: gesekan, deformasi, tarik-menarik, atau mungkin tolakan. Tentukan jenis gaya, tunjukkan arahnya dengan benar. Perhatian! Jumlah gaya akan bertepatan dengan jumlah benda yang berinteraksi dengannya.

Hal utama yang harus diingat

1) Kekuatan dan sifatnya;
2) Arah kekuatan;
3) Mampu mengidentifikasi gaya-gaya yang bekerja

Bedakan antara gesekan eksternal (kering) dan internal (kental). Gesekan eksternal terjadi antara permukaan padat yang bersentuhan, gesekan internal terjadi antara lapisan cairan atau gas selama gerakan relatifnya. Ada tiga jenis gesekan eksternal: gesekan statis, gesekan geser, dan gesekan bergulir.

Gesekan menggelinding ditentukan oleh rumus

Gaya resistensi muncul ketika tubuh bergerak dalam cairan atau gas. Besarnya gaya tahanan tergantung pada ukuran dan bentuk benda, kecepatan gerakannya dan sifat-sifat zat cair atau gas. Pada kecepatan rendah, gaya hambatan sebanding dengan kecepatan tubuh

Pada kecepatan tinggi sebanding dengan kuadrat kecepatan

Pertimbangkan daya tarik timbal balik dari suatu objek dan Bumi. Di antara mereka, menurut hukum gravitasi, sebuah gaya muncul

Sekarang mari kita bandingkan hukum gravitasi dan gaya gravitasi

Nilai percepatan jatuh bebas tergantung pada massa Bumi dan jari-jarinya! Jadi, adalah mungkin untuk menghitung dengan percepatan apa benda-benda di Bulan atau di planet lain akan jatuh, menggunakan massa dan jari-jari planet itu.

Jarak dari pusat bumi ke kutub lebih kecil daripada ke khatulistiwa. Oleh karena itu, percepatan jatuh bebas di ekuator sedikit lebih kecil daripada di kutub. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa alasan utama ketergantungan percepatan jatuh bebas pada garis lintang daerah tersebut adalah kenyataan bahwa Bumi berputar di sekitar porosnya.

Ketika bergerak menjauh dari permukaan bumi, gaya gravitasi dan percepatan jatuh bebas berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusat bumi.