Spēks ir definēts kā ārējs cēlonis, ko ķermenis piedzīvo mijiedarbības ar citu ķermeni rezultātā. Ikreiz, kad mijiedarbojas divi objekti, katram objektam tiek iedarbots spēks.
Kopumā Objekta stumšana vai vilkšana tiek definēta kā spēks. Spēks ir objekta mijiedarbības pieredze otra objekta dēļ. Parasti spēks, kas tiek pielietots objektam, maina tā miera vai kustības stāvokli, un tas arī palielina objekta paātrinājumu.
ārmstronga numurs
Šajā rakstā sīkāk uzzināsim par spēku, tā vienību un citiem.
Kas ir Spēks?
A spiediet un velciet Objektu zinātnē sauc par spēku. Spēks rodas, kad divas lietas mijiedarbojas. Spēks ir vektora lielums, jo tam ir gan lielums, gan virziens. Spēka lielums atspoguļo tā spēku. Spēks var izraisīt arī ķermeņa virziena izmaiņas, uz kuru tiek pielikts spēks.
Tiek izsaukts jebkurš ārējs elements, kam ir tendence mainīt kustības vai atpūtas stāvokli, kad tas tiek piemērots objektam spēku . Spēks ir vienkārši objekta grūdiens vai vilkšana, kas rodas abu objektu mijiedarbības rezultātā.
Spēks var izraisīt priekšmeta pārvietošanos no miera stāvokļa uz kustību vai otrādi. Lai radītu spēku, divām vai vairākām lietām ir savstarpēji jāsadarbojas. Piemēram, spēku pieliek vējš, kad tas dzen buru laivu pa ūdeni. Spēks ir arī tad, kad gravitācija velk ābolu uz leju. Lietas var kustēties, mainīt ātrumu vai mainīt formu, reaģējot uz spēkiem.
Spēka vienība
- Spēks ir vektora lielums, tas nozīmē, ka tam ir gan masa, gan lielums. Spēku, kas iedarbojas uz objektu, attēlo ar simbolu F vai
vec F . - SI spēka mērvienība ir Ņūtons (N) . Tas ir nosaukts slavenā angļu zinātnieka sera Isaka Ņūtona vārdā. 1-ņūtona spēks ir definēts kā spēks, kas nepieciešams, lai 1 kg masu paātrinātu par 1 m/s2pieliktā spēka virzienā.
- CGS sistēmā spēka mērvienība ir Dīns.
Spēka izmēri
Spēku definē kā ķermeņa masas un paātrinājuma reizinājumu. Tātad tā izmēru formula ir [MLT-2].
Spēku ietekme
Tālāk ir norādītas spēka ietekmes ar piemēriem:
- Spēks var mainīt objekta formu un izmēru. Piemērs: Māla modelēšanā tiek izmantots roku spēks, lai mainītu māla formu un izmēru.
- Spēks var mainīt objekta virzienu. Piemērs: Kriketa spēlētājs sit bumbu vēlamajā virzienā, tuvojoties sev
- Spēks var mainīt objekta ātrumu. Piemērs: bremžu berzes spēku izmanto, lai apturētu vai samazinātu kustīgu transportlīdzekli.
- Spēks var mainīt objekta miera vai kustības stāvokli. Piemērs: futbols miera stāvoklī kustas, kad tiek sperts.
Izpratīsim spēka ietekmi un tā piemēru
Spēks var mainīt objekta formu un izmēru
Spēks var izraisīt formas izmaiņas. Piemēram, kaljot karstu dzelzs stieni, āmura iedarbinātais spēks mainīs objekta formu, t.i., dzelzs stienis tiks saliekts.
Spēks var izraisīt izmēra izmaiņas. Piemēram: Izstiepjot gumijas joslu, spēks, ko iedarbojas, stiepjot gumijas joslu, palielinās gumijas joslas izmēru.
Spēks var mainīt objekta virzienu
Spēks var izraisīt virziena maiņu. Piemēram: Laikā, kad tu sper futbolu, tā virziens tiek mainīts.
Spēks var mainīt objekta ātrumu
Kad sitējs tādās spēlēs kā krikets un beisbols sit kustīgo bumbu ar spēku, tas palielina bumbas ātrumu. Arī spēka ātrums būs atkarīgs no virziena, kurā tas tiek pielietots. Ja mēs pieliekam spēku kustīga objekta virzienā, tad tas izraisīs ātruma palielināšanos un, kad tas tiks pielikts pret kustīgu objektu, tas samazinās objekta ātrumu.
Spēks var mainīt objekta miera vai kustības stāvokli
Spēks izraisīs kustības izmaiņas, piemēram, spēks, ko iedarbina automašīnas motors, ļaus automašīnai pārvietoties, savukārt bremžu spēks ļaus automašīnai apstāties.
Spēka formulas
Spēku nosaka masas reizinājums un paātrinājums no objekta. Ķermenim ar masu m un paātrinājums a spēku var aprēķināt kā
F = plkst
kur,
F ir pielietotais spēks,
m ir objekta masa un
a ir objekta paātrinājums.
Arī saskaņā ar Ņūtona otrais kustības likums , spēku nosaka impulsa izmaiņu laika ātrums. Matemātiski tas tiek dots kā
F=dfrac{ ext{d}vec p}{ ext{d}t} kur,
ext{d}vec p ir impulsa maiņa- dt ir izmaiņas laikā.
Bet, impulss
vec p = mvec v kur
- m ir masa un
vec v ir objekta ātrums.
Tādējādi spēks kļūst:
egin{aligned}F&=dfrac{ ext{d}(mvec v)}{ ext{d}t}&=mdfrac{ ext{d}vec v}{ ext{d}t}&=mvec aend{aligned}
Spēka lielums un virziens
Lai pārvietotu lielu svaru, indivīdam tas jāvelk vai jāstumj tajā pašā virzienā. Kad divi indivīdi spiež vai velk svaru pretējos virzienos, rezultējošais spēks ir abu spēku summa. Spēka lielums izsaka tā spēku. Pieliekot spēkus pretējā virzienā, rezultējošā spēka lielums tiek samazināts.
Turklāt vienādi un pretēji spēki izslēdzas, tādējādi iegūtais spēks ir nulle. Spēks, kas iedarbojas uz priekšmetu, izraisa ātruma izmaiņas, kā arī formas izmaiņas. Daži spēki iedarbojas uz priekšmetu, pieskaroties tam, savukārt citi darbojas, nesaskaroties ar objektu. Pieskāriena spēki ir spēki, kas darbojas, kad priekšmets saskaras ar tiem.
Kontaktspēki ietver muskuļu spēkus un berzes spēkus. Bezkontakta spēki ir tie, kas var darboties, nesaskaroties ar priekšmetu. Gravitācijas spēks, elektromagnētiskais spēks, elektrostatiskais spēks un bezkontakta spēki ir spēku piemēri
Spēka veidi
Spēks var iedarboties uz objektu ar kontaktu vai bez tā. Piemēram, ja jūs stumjat vai velkat durvis, jums ir jāsazinās ar durvīm, savukārt, ja jums ir stieņa magnēts, jūs varat viegli piesaistīt dzelzs naglas, nesaskaroties ar naglu. Tātad zinātnē mums ir divu veidu spēki, viens ir kontaktspēks, bet otrs ir bezkontakta spēks.
Apskatīsim sīkāk, kas tie ir, ar saviem piemēriem.
Kontaktspēks
Spēkus, kas tiek pielietoti citiem objektiem tikai ar fizisku pieskārienu, sauc par kontaktspēkiem.
Kontaktspēku piemēri ir muskuļu un berzes spēki.
Muskuļu spēks
Muskuļu spēks ir kontaktspēks, kurā spēku iedarbojas ķermeņa muskuļi. Piemēram, lēkšana, speršana, skriešana, staigāšana, kāpšana, celšana un grūšana ir mūsu muskuļu iedarbinātie spēki.
Berzes spēks
Berzes spēks ir kontaktspēks, kas vienmēr ir pretrunā ar ķermeņa kustības stāvokli pār citu ķermeni. Piemēram, ja mēs pārtraucam bradāt ar velosipēdu, tas pakāpeniski palēninās un apstājas pēc noteikta attāluma.
Uzzināt vairāk, Berzes spēks
Bezkontakta spēks
Spēkus, kas tiek pielikti citiem objektiem bez fiziskas pieskaršanās, sauc par bezkontakta spēkiem.
Bezkontakta spēku piemēri ir magnētiskais spēks, elektrostatiskais spēks un gravitācijas spēks. Tagad sīkāk apspriedīsim bezkontakta spēka veidus.
Magnētiskais spēks
Magnētiskais spēks ir bezkontakta spēks, ko magnēts iedarbojas uz jebkuru citu magnētisku vielu. Piemēram, ja mēs pievedam magnētu pie dzelzs naglas, magnēts velk tos uz to, jo magnēti iedarbojas uz spēku.
Elektrostatiskais spēks
Elektrostatiskais spēks ir bezkontakta spēks, ko uzlādēts objekts var iedarboties uz citu objektu no attāluma. Piemēram, kad plastmasas ķemme tiek berzēta sausos matos, tad elektriski uzlādētā ķemme pievelk sīku papīra gabaliņu.
Gravitācijas spēks
Gravitācijas spēks ir bezkontakta spēks starp diviem ķermeņiem ar noteiktu masu. Tas ir pievilcīgs spēks. Pievilkšanās spēku starp zemi un jebkuru objektu sauc par gravitācijas spēku.
Uzzināt vairāk, Gravitācijas spēks
Spēka darbības līnija
Galileo izmantoja eksperimentus, lai pierādītu, ka tad, ja uz objektu neiedarbojas ārējs spēks, tas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu. Viņš varēja novērot, ka sfēras ātrums palielinās, kad tā ripo lejup pa slīpu plakni, jo tai pievelk gravitācijas spēku.
Tīrais spēks, kas iedarbojas uz objektu, ir 0, ja visi spēki ir vienādi un līdzsvaroti. Tomēr neto spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, var mainīt tā ātruma lielumu vai virzienu, ja visi spēki, kas iedarbojas uz to, rada nelīdzsvarotu spēku, kas norāda, ka nelīdzsvarotais spēks var paātrināt ķermeni. Piemēram, ja ķermenis ir pakļauts vairākiem spēkiem un ir noteikts, ka tas atrodas miera stāvoklī, mēs varam secināt, ka uz ķermeni iedarbojas nulle neto spēka.
The spēka darbības līnija ir ceļš, pa kuru tas iedarbojas uz objektu. Spēka pielietošanas punkts ir vieta, kur tas iedarbojas uz objektu. Berzes spēks ir spēks, kas ir pretrunā relatīvajai kustībai starp divu saskarē esošo objektu virsmām un darbojas gar virsmām.
Kopsavilkums
Spēka pamata kopsavilkumu var saprast, izmantojot tālāk apskatīto tabulu.
| Simbols | F, |
|---|---|
| Formula | F = ma VAI |
| Vienība | Ņūtons, Kgms-2 |
| Mērogs vai vektors | Vektoru daudzums |
| Izmērs | [MLT-2] |
Saistītie resursi
- Fundamentālie spēki
- Spēku veidi
Atrisināti piemēri par spēku
1. piemērs: nosakiet spēku objektam, kura masa ir vienāda ar 500 kg un paātrinājums ir 60 m/s 2 .
Risinājums:
Ņemot vērā,
Priekšmeta masa, m = 500 kg.
Paātrinājums, a = 60 m/s2
Saskaņā ar spēka formulu,
F = plkst
Aizstājot dotās vērtības,
F = 500 kg × 60 m/s2
= 3 × 10 4 N
Nepieciešamais spēks ir 3 × 104N
2. piemērs. Cik liels tīrais spēks ir nepieciešams, lai paātrinātu līdz 20 kg smagajai kastei ar ātrumu 5 m/s 2 ?
Risinājums:
Ņemot vērā,
Kastes masa, m = 20 kg.
Kastes paātrinājums, a = 5 m/s2
Saskaņā ar spēka formulu,
F = plkst
Aizstājot dotās vērtības,
F = 20 kg × 5 m/s2
= 100 N
Nepieciešamais spēks ir 100 N
3. piemērs. Atrodiet objekta paātrinājumu, ja pieliktais spēks ir 250 N un objekta masa ir 50 kg.
Risinājums:
Ņemot vērā
papildinātājs pilns
Pielietotais spēks ir 250 N
Priekšmeta masa, m = 50 kg
Objekta paātrinājums, a =?
Saskaņā ar spēka formulu,
F = plkst
Aizstājot dotās vērtības,
250 = 50 kg × a
a = 250/50
= 5 m/s 2
Tādējādi objekta paātrinājums ir 5 m/s 2
4. piemērs: atrodiet objekta masu, ja pieliktais spēks ir 220 N un objekta paātrinājums ir 15 m/s 2 .
Risinājums:
Ņemot vērā
Pielietotais spēks ir 225 N
Objekta masa, m =?
Objekta paātrinājums, a = 15 m/s2
Saskaņā ar spēka formulu,
F = plkst
Aizstājot dotās vērtības,
225 = m × 15
m = 225/15
= 15 kg
Tādējādi objekta masa ir 15 kg
Bieži uzdotie jautājumi par spēku
Q1: Kas ir spēks?
Atbilde:
Objekta stumšana vai vilkšana tiek definēta kā spēks. Spēks ir mijiedarbība starp diviem objektiem, kas mēdz mainīt objekta stāvokli.
Q2: Kas ir SI spēka vienība?
Atbilde:
Spēka SI mērvienība ir Ņūtons. Viens ņūtons tiek definēts kā spēks, kas tiek pielikts, kad viens kg objekts paātrinās ar 1 m/s2
Q3: Kāds spēks ir berze?
Atbilde:
Berze ir kontaktspēks, kas darbojas tikai tad, kad divi objekti saskaras viens ar otru. Tas ir pretējs spēks, t.i., tas vienmēr iebilst pret objekta kustību.
Q4: Kas var piespiest?
Atbilde:
Spēks var darīt dažādas lietas, piemēram,
- Spēks var mainīt objekta virzienu.
- Spēks var mainīt miera vai kustības stāvokli.
- spēks var mainīt objekta ātrumu.
- Spēks var mainīt objekta formu un izmēru.
Q5: Cik spēku veidi pastāv, pamatojoties uz mijiedarbību?
Atbilde:
Pamatojoties uz mijiedarbību starp diviem objektiem, spēku var iedalīt divās kategorijās,
- Kontaktspēks
- Bezkontakta spēks
Q6: Kurš ir vājākais spēks dabā?
Atbilde:
Starp visiem fundamentālajiem spēkiem Gravitācijas spēks ir vājākais spēks un tiek uzskatīts arī par vājāko spēku dabā.
Q7: Vai spēks ir skalārs lielums?
Atbilde:
Spēks nav skalārs lielums. Tā kā tam ir gan virziens, gan apjoms. Tāpēc spēks ir vektora lielums.
Q8: Ābols nokrīt no koka, kurš spēks ir atbildīgs par šo parādību?
Atbilde:
Smaguma spēks ir atbildīgs par ābola krišanu. Smaguma spēks ir pievilkšanās spēks starp zemi un jebkuru objektu.