Definitie van kracht in de natuurkunde

Kracht is een kwantitatieve beschrijving van een interactie die een verandering in de beweging van een object veroorzaakt. Een object mag snelheid omhoog, vertragen of van richting veranderen als reactie op een kracht. Met andere woorden, kracht is elke handeling die de beweging van een lichaam in stand houdt of verandert of vervormt. Objecten worden geduwd of getrokken door krachten die erop inwerken.

Contactkracht wordt gedefinieerd als de kracht die wordt uitgeoefend wanneer twee fysieke objecten rechtstreeks met elkaar in contact komen. Andere krachten, zoals zwaartekracht en elektromagnetische krachten, kunnen zichzelf zelfs over het lege vacuüm van de ruimte uitoefenen.

Belangrijkste afhaalrestaurants: belangrijke voorwaarden

Kracht is een vector; het heeft zowel richting als omvang. De SI-eenheid voor kracht is de Newton (N). Een Newton kracht is gelijk aan 1 kg * m / s2 (waarbij het symbool "*" staat voor "tijden").

Kracht is evenredig met versnelling, die wordt gedefinieerd als de snelheid waarmee de snelheid verandert. In calculustermen is kracht de afgeleide van momentum met betrekking tot tijd.

Er zijn twee soorten krachten in het universum: contact en niet-contact. Contactkrachten, zoals de naam al aangeeft, vinden plaats wanneer objecten elkaar raken, zoals een bal trappen: het ene object (je voet) raakt het andere object (de bal). Contactloze krachten zijn die waarbij objecten elkaar niet raken.

Contactkrachten kunnen worden ingedeeld in zes verschillende typen:

• Tensionaal: zoals een touwtje dat strak wordt getrokken
• De lente: zoals de kracht die wordt uitgeoefend wanneer u twee uiteinden van een veer samendrukt
• Normale reactie: waar een lichaam reageert op een kracht die erop wordt uitgeoefend, zoals een bal die op een blacktop stuitert
• Wrijving: de kracht die wordt uitgeoefend wanneer een object over een ander beweegt, zoals een bal die over een blacktop rolt
• Luchtwrijving: de wrijving die optreedt wanneer een object, zoals een bal, door de lucht beweegt
• Gewicht: waar een lichaam door zwaartekracht naar het middelpunt van de aarde wordt getrokken

Contactloze krachten kunnen worden ingedeeld in drie typen:

• Zwaartekracht: dat komt door de aantrekkingskracht van twee lichamen
• Elektrisch: dat komt door de elektrische ladingen in twee lichamen
• Magnetisch: die optreedt als gevolg van de magnetische eigenschappen van twee lichamen, zoals de tegengestelde polen van twee magneten die door elkaar worden aangetrokken

Het concept van kracht was oorspronkelijk gedefinieerd door Meneer Isaac Newton in zijn drie bewegingswetten. Hij legde uit zwaartekracht als een aantrekkingskracht tussen lichamen die bezaten massa. Maar de zwaartekracht binnenin Einsteins algemene relativiteit vereist geen kracht.

Eerste bewegingswet van Newton zegt dat een object zal blijven bewegen met een constante snelheid, tenzij er op wordt gereageerd door een externe kracht. Objecten in beweging blijven in beweging totdat er een kracht op inwerkt. Dit is traagheid. Ze zullen niet versnellen, vertragen of van richting veranderen totdat er iets op hen inwerkt. Als je bijvoorbeeld een hockeypuck schuift, stopt deze uiteindelijk door wrijving op het ijs.

Tweede bewegingswet van Newton zegt dat kracht recht evenredig is met versnelling (de snelheid waarmee het momentum verandert) voor een constante massa. Ondertussen is versnelling omgekeerd evenredig met massa. Als je bijvoorbeeld een bal op de grond gooit, oefent hij een neerwaartse kracht uit; de grond oefent als reactie een opwaartse kracht uit waardoor de bal stuitert. Deze wet is handig voor het meten van krachten. Als u twee van de factoren kent, kunt u de derde berekenen. Je weet ook dat als een object versnelt, er een kracht op moet werken.

Derde bewegingswet van Newton heeft betrekking op interacties tussen twee objecten. Er staat dat voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is. Wanneer een kracht op één object wordt uitgeoefend, heeft dit hetzelfde effect op het object dat de kracht heeft geproduceerd, maar in de tegenovergestelde richting. Als u bijvoorbeeld van een kleine boot in het water springt, zal de kracht die u gebruikt om naar voren in het water te springen, de boot ook achteruit duwen. De actie- en reactiekrachten gebeuren tegelijkertijd.

Er zijn vier fundamentele krachten die de interacties van fysieke systemen beheersen. Wetenschappers blijven een verenigde theorie van deze krachten volgen:

1. Zwaartekracht: de kracht die werkt tussen massa's. Alle deeltjes ervaren de zwaartekracht. Als je bijvoorbeeld een bal in de lucht houdt, laat de massa van de aarde de bal vallen door de zwaartekracht. Of als een babyvogel uit zijn nest kruipt, zal de zwaartekracht van de aarde hem naar de grond trekken. Hoewel het graviton is voorgesteld als het deeltje dat de zwaartekracht veroorzaakt, is het nog niet waargenomen.

2. Elektromagnetisch: de kracht die werkt tussen elektrische ladingen. Het bemiddelende deeltje is het foton. Een luidspreker gebruikt bijvoorbeeld de elektromagnetische kracht om het geluid te verspreiden en het deurslot van een bank gebruikt elektromagnetische krachten om de kluisdeuren goed te sluiten. Stroomcircuits in medische instrumenten zoals magnetische resonantiebeeldvorming gebruiken elektromagnetische krachten, net als de magnetische systemen voor snelle doorvoer in Japan en China - "maglev" genoemd voor magnetische levitatie.

3. Sterk nucleair: de kracht die de kern van het atoom bij elkaar houdt, gemedieerd door gluonen die inwerken quarks, antiquarks en de gluonen zelf. (Een gluon is een boodschapperdeeltje dat quarks binnen de protonen en neutronen bindt. Quarks zijn fundamentele deeltjes die combineren om protonen en neutronen te vormen, terwijl antiquarks identiek zijn aan quarks in massa maar tegengesteld in elektrische en magnetische eigenschappen.)

4. Zwakke nucleaire: de kracht die wordt gemedieerd door het uitwisselen van W en Z bosonen en wordt gezien in beta-verval van neutronen in de kern. (Een boson is een deeltje dat voldoet aan de regels van de Bose-Einstein-statistieken.) Bij zeer hoge temperaturen zijn de zwakke kracht en de elektromagnetische kracht niet van elkaar te onderscheiden.