Съдържание
- Силата и скоростта са насочени
- Сили, действащи в самолет
- Силата на гравитацията
- Диаграми за свободно тяло
Първият от трите закони за движение на сър Исак Нютон, които формират основата на класическата механика, гласи, че обект в покой или в състояние на равномерно движение ще остане по този начин за неопределено време при липса на външна сила. С други думи, сила е тази, която причинява промяна в скоростта или ускорение. Количеството ускорение, произведено върху даден обект от дадена сила, се определя от масата на обектите.
Силата и скоростта са насочени
Когато физиците говорят за скоростта на обектите, те говорят не само за скоростта на обектите, но и за посоката, в която се движи. По подобен начин силата има насочен компонент, както и количествена - сила, пряко противопоставяща се на скоростта на обектите, има различен ефект върху обекта, отколкото сила, действаща под прав ъгъл спрямо неговото движение. В математически план силата, скоростта и ускорението - което е скоростта на промяна на скоростта, произведена от сила - са "векторни" величини, което е термин, който предполага техния насочен компонент.
Сили, действащи в самолет
Най-лесният начин да разберете как сила променя скоростта на обектите е да си представите тази сила, действаща в същата посока като скоростта. Например реактивните двигатели в самолета осигуряват сила, която действа в посока на движението на самолета, като му дава положително ускорение и го кара да върви по-бързо. Триенето на въздуха, от друга страна, директно се противопоставя на движението на самолета и го забавя; ако двигателите престанат да работят, самолетът ще падне от небето. Но когато силата на двигателя и насоченото нагоре въздушно налягане върху аеродинамично проектираните крила балансират силата на триене и други забавящи сили, включително гравитацията, самолетът лети с постоянна скорост към своята дестинация.
Силата на гравитацията
Гравитационното привличане, което слънцето упражнява върху Земята, е пример за сила с важен компонент на посоката. Тъй като гравитационната сила действа под прав ъгъл спрямо движението на Земята, тя не променя скоростта, с която планетата пътува, но постоянно променя посоката. В резултат на това Земята се движи по почти кръгова орбита. Скоростта на Земята може да е относително постоянна, но нейната скорост винаги се променя в резултат на силата на гравитацията, която винаги я дърпа към слънцето. Същата гравитационна сила поддържа спътниците в орбита около Земята.
Диаграми за свободно тяло
Математическата връзка между сила (F), упражнена върху даден обект, и неговото ускорение (а) е F = m • a, където "m" е масата на обекта. Единицата за сила в метричната система е нютонът, който е кръстен на Исак Нютон, английския физик, формулирал връзката. В реалния свят обикновено има няколко сили, действащи върху тяло, всяка с насочен компонент. Тези сили могат да бъдат механични, гравитационни, електрически или магнитни по своя характер. За да се предвиди движението на обекта, често е полезно да се начертае диаграма на свободно тяло, което е графично представяне на тези сили, което изобразява величината и посоката на всяка.