4 Vigtige typer styrker (forklaret med diagram)

Nogle af de vigtigste typer af kraft er som følger: 1. Friktionskraft 2. Magnetisk kraft 3. Elektrostatisk kraft 4. Tyngdekraft.

Hidtil har vi diskuteret den slags kraft, som vi anvender ved udførelsen af ​​vores egne muskler. Løst talende kan vi kalde denne muskelkraft. Denne form for kraft kan kun virke, når den er i kontakt med en krop. Du kan ikke skubbe et bord langs gulvet, medmindre dine hænder er i kontakt med det, for eksempel.

Dette er grunden til, at denne type kraft kaldes en kontaktkraft. Der er nogle kræfter, som kan virke på en krop fra en afstand. Sådanne kræfter kaldes ikke-kontaktkræfter. Før vi diskuterer sådanne styrker, lad os studere en meget vigtig kontaktkraft kaldet friktionskraft.

1. Friktionskraft:

Du har lært, at der kræves en kraft for at stoppe bevægelsen af ​​en krop i bevægelse. Så hvorfor fortsætter en swing ikke med at flytte for evigt, når du har givet det et skub? Og hvorfor ruller en bold ikke uendeligt, når du har sparket den, selvom der ikke anvendes nogen kraft for at stoppe det?

Dette skyldes, at når (overfladen af) en krop bevæger sig over en anden, virker friktionskraft i en retning, der er modsat den for bevægelsen. Friktionskraft modsætter sig altid bevægelse, forsøger at stoppe bevægelsen af ​​en overflade over en anden. Hvor stor friktionskraften er, afhænger imidlertid af de to overflader, der er i kontakt.

Dette bliver tydeligere, når du har udført følgende aktivitet.

Placer den ene ende af en stribe karton eller krydsfiner på en blok af træ eller en mursten. Placér den anden ende på gulvet, som vist i Figur 8.5. Placer en lille gummiboll nær toppen, og lad den rulle ned på gulvet. Bemærk afstanden bolden kører langs gulvet.

Prøv denne aktivitet på forskellige typer gulve (for eksempel et flisebelagt gulv og et gulvtæppe). Bemærk den afstand bolden kører hver gang. Forsøg at holde papen skrånende i samme vinkel hver gang. Du vil se, at bolden bevæger sig længere på et glattere gulv.

Ingen overflade er helt glat. Selv den glateste overflade har små bump og huller overalt. Når to overflader bevæger sig over hinanden, kommer støt og huller på begge ind i hinandens vej. Dette er hvad der forårsager friktion. Selvfølgelig jo glattere overfladen, jo mindre er friktionskraften. Derfor rejser en bold en større afstand over et flisebelagt gulv end over et tæppebelagt gulv.

Statisk og kinetisk friktion :

Friktionskraft afhænger ikke kun af overfladens natur i kontakt. Det afhænger også af, om noget bevæger sig over en overflade, eller det er stationært.

Aktivitet:

Prøv at skubbe en tung ordbog over overfladen af ​​et bord. Skub forsigtigt først med en eller to fingre. Du vil føle friktionsmodstanden. Fortsæt med at øge den kraft, du bruger, indtil ordbogen begynder at flytte. Synes modstanden, der tilbydes af friktion eller friktionskraften, falde, når bogen begynder at bevæge sig?

Når en kraft påføres for at bevæge en krop, modstår friktionskraft bevægelsen. Når kraften stiger, øges friktionskraften også, indtil den påførte kraft bliver større end friktionskraften. Ligesom den påførte kraft bliver større end friktionskraften, begynder kroppen at bevæge sig.

Og som kroppen begynder at bevæge sig, falder friktionskraften. Det er som om friktionskraft har begrænset styrke, og så længe den påtrykte kraft ikke overskrider denne grænse, bøjer friktionskraft sine muskler og virker som en mobning. Når kraften påfører sig at komme forbi denne grænse, taber kraften kraft og bliver svagere.

Husk to ting i denne sammenhæng.

1. Et legeme begynder at bevæge sig, når den påførte kraft er større end friktionskraften.

2. Statisk friktion, som virker når et legeme er stationært, er større end kinetisk friktion, som virker når et legeme bevæger sig.

Når friktion er nyttig :

Livet ville være ret umuligt uden friktion. Du ville f.eks. Ikke kunne gå. Det er friktionen mellem gulvet og sålerne på dine fødder eller sko, som giver dig mulighed for at gå komfortabelt. Uden friktion ville du glide, meget som du gør på et nyligt poleret gulv, en bananhud, eller når nogen spilder vand på gulvet.

På samme måde vil køretøjer uden friktion mellem dæk og vej svæve, hvordan de undertiden gør det på våde veje (vand og is reducerer friktion). Bremserne på et køretøj arbejder også ved friktion. Når føreren trykker på bremsepedalen, gnider bremseskoene mod en hård overflade bag hjulene. Dette frembringer friktion, hvilket sænker hjulene.

Når du skriver med en blyant, betyder friktionen mellem punktet på din blyant og papiret, at små partikler af kulstof gnides fra spidsen og efterlader et mærke på papiret. Det ville være umuligt at skrive uden friktion - prøv at skrive på glas med en blyant. Du har brug for friktion til at tænde en kamp. Hvis du slår en kamp på en glat overflade, lyser den ikke.

Når friktion forårsager problemer :

Friktion gør overfladerne slidte. Solens af dine sko bliver slidt ud på grund af friktion. Så gør forskellige maskindele, der gnider mod hinanden. Du kan se for dig selv, hvordan friktion forårsager slid ved at gnide en viskelæder først over papir og derefter over sandpapir. Sandpapiret vil bære viskelæderet meget hurtigere, fordi det er grovere.

Friktion spilder også energi. Når du kører på en cykel, bruger du for eksempel energi til at overvinde friktionen mellem cyklens bevægelige dele og friktionen med luften.

Når du skubber dig gennem luften, modsætter en friktionskraft, der hedder luftmodstand, din bevægelse. Jo hurtigere du bevæger dig, jo større er modstanden, indtil et tidspunkt, hvor al din energi bruges til at overvinde denne modstand. Du kan ikke fremskynde ud over dette punkt.

En anden ulempe ved friktion er, at det genererer varme. Når du gnider dine palmer mod hinanden, kan du mærke den varme der genereres af friktion. Når du rammer en kamp, ​​hjælper den varme, der genereres af friktion, med at antænde kampen. Den varme, der genereres af friktion, kan beskadige maskiner, så kølemidler bruges til at bringe temperaturen ned.

Reduktion af friktion:

Da friktionsspild energi slider ned maskindele og forårsager opvarmning, prøver ingeniører altid at reducere friktionen. En måde at reducere friktion på er at gøre overfladerne i kontakt glat ved polering. En anden måde er olier.

Olie reducerer friktion ved at fylde dækserne på overfladerne, der bevæger sig imod hinanden i en maskine (det er derfor folkens oliekredse og symaskiner). Det forhindrer også direkte kontakt mellem overfladerne ved at danne en film mellem dem.

En anden måde at reducere friktion på er at bruge kuglelejer eller rullelejer. Lejer kommer i mange former og størrelser og bruges til at reducere friktionen, især når en stang roterer i et hul, som i et cykelhjul. Dem, der anvendes mellem hjulnavet og cykelakslen, er små stålkugler. Følgende aktivitet vil hjælpe dig med at forstå, hvordan kuglelejer bidrager til at reducere friktionen.

Aktivitet:

Prøv at skubbe en tung karton eller kuffert hen over gulvet. Så spørg en voksen om at hjælpe dig med at placere et par stænger (f.eks. Gardinestænger) under kartonen og skubbe den igen. Du kan også placere blyanter eller stearinlys under en tung bog og forsøge at flytte den over overfladen af ​​et bord. Det bliver lettere at flytte kartonen eller bogen, når du har 'ruller' under den.

Dette skyldes, at rullende friktion er mindre end glidende friktion. Med andre ord er friktionskraften større, når en overflade glider over en anden end når den ruller over den anden.

Derfor er kuglelejer, som er fri til at rulle, placeret mellem bevægelige dele af maskiner. Det er også derfor, at der er hjul under kufferter og tv-vogne. Faktisk var hjulets opfindelse et resultat af opdagelsen, at rullende friktion er mindre end glidende friktion. Folk skal have bemærket, at det er lettere at skubbe slæderne sammen med at lægge tømmer under slæder. Derefter skal de have lavet uslebne hjul ud af logs og fastgjort dem til deres vogne.

Strømlining:

Luft og vand giver også modstandsdygtighed mod bevægelse. Naturens flyvere (fugle) og svømmere (fisk) er designet til at reducere denne modstand. De har det, der kaldes strømlinede organer. En strømlinet krop har glatte konturer.

Når en sådan krop bevæger sig gennem vand eller luft, forstyrrer den naturlige strøm af vand eller luft så lidt som muligt. Dette reducerer den modstand, der tilbydes af luft eller vand til dets bevægelse. Biler, flyplaner og skibe er designet til at have strømlinede organer.

Øget friktion:

I nogle situationer er det en fordel for os at øge friktionen. Sålerne på vores sko og køretøjets dæk har for eksempel sporer til at øge friktionen. Hvis de var glatte, ville der være risiko for at glide eller glide.

De sko, der bæres af atleter og bjergbestigere, har spikes under for at forbedre grebet. Pedalerne på en cykel, et ratt på en bil, et knivhåndtag, man kunne tænke på mange eksempler, hvor overfladerne er lavede ru for at øge friktionen.

2. Magnetisk kraft:

Ting fremstillet af jern tiltrækkes af en magnet. Den kraft, som en magnet tiltrækker sådanne ting, kaldes magnetisk kraft, og fænomenet kaldes magnetisme. Du skal have bemærket, at en magnet ikke behøver at være i kontakt med noget fremstillet af jern for at tiltrække det. I modsætning til muskelkraft og friktionskraft kan magnetisk kraft virke fra en afstand.

3. Elektrostatisk kraft:

Hvis du kører en kam gennem dit hår (forudsat at det er tørt) et par gange og derefter holder kammen over små stykker papir, vil de blive trukket til kammen. Den kraft, der virker på stykker papir kaldes elektrostatisk kraft. Dette er en anden type kraft, der kan virke fra en afstand. Du vil lære mere om det i et andet kapitel.

4. Tyngdekraft:

Du ved, at alt på eller i nærheden af ​​jorden er tiltrukket af det af tyngdekraften. Dette gør det, at en bold kommer ned, når du sparker den opad. Havde der ikke været tyngdekraften, ville bolden flyve med det samme. Månen trækker også ting i nærheden af ​​det med sin egen tyngdekraft. Og så gør alle de andre planeter, solen og alle stjernerne. Faktisk tiltrækker to organer i dette univers hinanden med en kraft kaldet gravitationsstyrke.

Denne lov hedder Newtons gravitation til ære for Sir Isaac Newton, den engelske fysiker og matematiker, der opdagede det. Man kan undre sig over, hvorfor du ikke føler din skolebuss, eller dine klassekammerater tiltrækker dig med tyngdekraften.

Problemet er, at tyngdekraften afhænger af masserne af de to berørte organer. Og medmindre en af ​​kroppene er meget massiv, kan det ikke mærkes. Dette forklarer også, hvorfor jordens tyngdekraft er meget større end månens. Det er fordi jordens masse er meget større end månens.

Gravitationsfelt:

Når vi slipper en bold fra en højde, trækkes den ned af jordens tyngdekraften, selv om bolden ikke er i kontakt med jorden. Det betyder, at jordens tyngdekraftstræk kan virke på afstand, ligesom magnetiske og elektrostatiske kræfter. Nu bruger jorden direkte kraften på bolden direkte?

Eller anvender jorden denne kraft indirekte gennem noget der er i kontakt med bolden? Forskere foretrækker den anden mulighed, da det giver dem mulighed for at beskrive mange naturlige fænomener. De siger at massen af ​​en genstand (som jorden) skaber et tyngdefelt omkring objektet. Det er dette felt, der udøver en tyngdekraft på alle objekter nær og langt.

Vægt:

Du har allerede lært i din tidligere klasse at vægten af ​​en krop afhænger af dens masse. Vægten af ​​en krop er faktisk den kraft, som jorden tiltrækker den. Hvis jorden ikke tiltrak os, ville vi være vægtløse, selv om vi stadig ville have den samme masse, som vi har nu.

En fjederbalance er en enhed, du kan bruge til at måle vægten af ​​en krop. Følgende aktivitet viser dig hvordan. Du kan ikke bruge en strålebalance til at måle vægten af ​​en krop, fordi den kun sammenligner massen af ​​en krop med den kendte masse af en standardvægt.

Aktivitet:

Hæng en fjeder fra en negle og bemærk dens længde. Hvis du ikke kan få en forår, vil et bredt elastikbånd gøre. Hæng en lille sten fra den anden ende af foråret og bemærk stigningen i dens længde. Hæng en større sten og bemærk ændringen i længden af ​​foråret igen. Du kan prøve denne aktivitet med sten i forskellige størrelser.

Du vil bemærke, at jo større stenen er, desto mere bliver foråret udvidet. Dette skyldes, at en større sten har en større masse, så den trækkes af jorden med en større kraft (tyngdekraften afhænger af masse, husk). Dette er princippet om, at en forårsbalance fungerer. Det har markeringer til at måle vægten af ​​en krop afhængigt af hvor meget fjederen indenfor bliver udvidet, når kroppen er hængt fra sin krog.

Hvis du kunne måle vægten af ​​en 1 kg masse på månen, ville din forårssaldo vise en sjettedel af den læsning, den viser på jorden. Og på Jupiter ville læsningen være dobbelt så meget som på jorden. Mange forårsbalancer viser aflæsninger i kg. Da en forårsbalance måler vægten af ​​en krop eller tyngdekraften derpå, skal aflæsningerne være i kilogramvægt (kg-vægt) eller kilogramkraft (kgf).

Enhed:

Der er et meget tæt forhold mellem tyngdekraften, der virker på en masse på 100 g og SI-enhedens styrke, kaldet newton (symbol: N). Vægten af ​​en 100 g masse eller tyngdekraften, der virker på den, er 0, 98 N. Derfor er vægten af ​​en 1 kg masse = 9, 8 N.