Az erő meghatározása a fizikában

Az erő egy olyan interakció mennyiségi leírása, amely változást okoz az objektum mozgásában. Egy tárgy lehet sebesség felfelé, lelassul, vagy megváltoztathatja az irányt egy erõre reagálva. Másképp fogalmazva: az erő minden olyan tevékenység, amely hajlamos fenntartani vagy megváltoztatni egy test mozgását, vagy torzítani. A tárgyakat rájuk ható erők tolják vagy húzzák.

Az érintkezési erő az az erő, amelyet akkor gyakorolnak, ha két fizikai tárgy közvetlenül érintkezik egymással. Más erők, mint például a gravitáció és az elektromágneses erők, még a tér üres vákuumában is kifejthetik magukat.

Kulcsfontosságú elvihető termékek: Kulcsszavak

Az erő a vektor; irányának és nagyságának egyaránt van. Az erő SI mértékegysége newton (N). Az egyik newton erő akkor egyenlő 1 kg * m / s2-vel (ahol a "*" szimbólum "idő" -et jelent).

Az erő arányos a gyorsulás, amelyet a sebesség változásának sebességeként határozunk meg. Számításban az erő az impulzus származéka az idő függvényében.

Kétféle erő létezik az univerzumban: érintkező és érintkezés nélküli. Az érintkező erők, amint az a neve is sugallja, akkor fordulnak elő, amikor tárgyak érintik egymást, például golyó rúgása: Az egyik tárgy (a lábad) megérinti a másik tárgyat (a labdát). A nem érintkező erők azok, amelyekben a tárgyak nem érintkeznek egymással.

Az érintkező erők hat különböző típusba sorolhatók:

• feszítő: például egy húrok szoros meghúzása
• Tavaszi: mint például a rugó két végének összenyomásakor kifejtett erő
• Normál reakció: ahol az egyik test reagál a rá kifejtett erőre, például egy fedetlen tetején ugráló golyóra
• Súrlódás: az erő, amikor egy tárgy áthalad egy másikon, például egy gömbölyű gördülő gömb felett
• Levegős súrlódás: a súrlódás, amely akkor fordul elő, amikor egy tárgy, például egy labda mozog a levegőn
• Súly: ahol egy testet a gravitáció miatt a Föld középpontja felé húznak

A nem érintkező erők három típusba sorolhatók:

• gravitációs: ami a két test közötti gravitációs vonzásnak köszönhető
• Elektromos: ami a két testben található elektromos töltéseknek köszönhető
• Mágneses: amely két test mágneses tulajdonságainak köszönhető, például két mágnes ellenkező pólusának, amelyek egymáshoz vonzódnak

Az erő fogalmát eredetileg a Sir Isaac Newton az ő három mozgási törvény. Elmagyarázta súly mint vonzó erő a testek között tömeg. Azonban a gravitáció belül Einstein általános relativitáselmélete nem igényel erőt.

Newton első mozgási törvénye azt mondja, hogy egy tárgy továbbra is állandó sebességgel mozog, kivéve ha külső erő hat rá. A mozgásban lévő tárgyak addig maradnak mozgásban, amíg egy erő nem hat rájuk. Ez tehetetlenség. Addig nem gyorsítanak, lassulnak és nem változtatnak irányt, amíg valami nem hat rájuk. Például, ha csúsztat egy jégkorongkorongot, az végül leáll, mert a jégen súrlódik.

Newton második mozgás törvénye azt mondja, hogy az erő közvetlenül arányos a gyorsulással (a lendület változásának sebessége) állandó tömeg esetén. Eközben a gyorsulás fordítottan arányos a tömeggel. Például, amikor a földre dobott labdát dob, lefelé irányuló erőt gyakorol; a talaj válaszul felfelé hat, és a labda visszapattan. Ez a törvény hasznos az erők mérésére. Ha ismeri a két tényezőt, kiszámíthatja a harmadikt. Tudod azt is, hogy ha egy tárgy gyorsul, akkor erőnek kell lennie rajta.

Newton mozgás harmadik törvénye két objektum közötti kölcsönhatásokra vonatkozik. Azt mondja, hogy minden cselekedetre egyenlő és ellentétes reakció van. Ha egy erőt egy tárgyra gyakorolnak, akkor ugyanaz a hatása van az erőt előállító tárgyra, de ellentétes irányban. Például, ha lepattan egy kis csónakot a vízbe, akkor az az erő, amelyet a vízbe előre ugrik, a hajót is hátra tolja. A cselekvési és reakcióerők egyszerre történnek.

Vannak négy alapvető erő amelyek szabályozzák a fizikai rendszerek kölcsönhatásait. A tudósok továbbra is ezen erők egységes elméletét követik:

1. Gravitáció: az erő, amely a tömegek között működik. Minden részecske megtapasztalja a gravitációs erőt. Ha például egy gömböt tart fel a levegőben, akkor a Föld tömege lehetővé teszi, hogy a golyó a gravitációs erő miatt esni tudjon. Vagy ha egy csecsemő madár kiszáll a fészekből, akkor a Föld gravitációja a földre húzza. Noha a gravitont javasolták a gravitációt közvetítő részecskének, azt még nem figyelték meg.

2. Elektromágneses: az erő, amely az elektromos töltések között működik. A közvetítő részecske a foton. Például egy hangszóró az elektromágneses erőt használja a hang terjesztésére, a bank ajtajának reteszelő rendszere pedig elektromágneses erőket használ a szorosabb ajtók szoros bezárásához. Az olyan orvosi műszerek, mint a mágneses rezonancia képalkotás áramkörei elektromágneses erőket használnak, csakúgy, mint Japánban és Kínában a mágneses gyors átviteli rendszerek - úgynevezett "maglev" a mágneses lebegéshez.

3. Erős nukleáris: az atommag atomját együttesen tartó erő, amelyet az általuk ható gluonok közvetítenek kvarkok, antikvarkok és maguk a gluonok. (A gluon egy hírvivő részecske, amely a protonok és a neutronok kvarcokat köti össze. A kvarkok olyan alapvető részecskék, amelyek protonokat és neutronokat alkotnak, míg az antikvarkok azonosak a tömegű kvarkokkal, de elektromos és mágneses tulajdonságokkal ellentétesek.)

4. Gyenge atommag: az erő, amelyet a W és Z cseréje közvetít bozonok és ez látható a magban levő neutronok béta-bomlásában. (A bozon egy olyan részecske, amely betartja a Bose-Einstein statisztikák szabályait.) Nagyon magas hőmérsékleten a gyenge erő és az elektromágneses erő nem különböztethetők meg.