Força es defineix com una causa externa que experimenta un cos com a resultat de la interacció amb un altre cos. Sempre que dos objectes interactuen, s'exerceix una força sobre cada objecte.
En termes generals, Empènyer o Estirar un objecte es defineix com la força. La força és l'experiència d'interacció de l'objecte a causa de l'altre objecte. Generalment, la força aplicada a un objecte canvia el seu estat de repòs o moviment i també afegeix acceleració a l'objecte.
dfs vs bfs
Aprenem més sobre la força, la seva unitat i altres en detall en aquest article.
Què és la Força?
A empènyer i tirar d'un objecte es coneix com a força en la ciència. La força es crea quan dues coses interactuen. La força és una magnitud vectorial ja que té magnitud i direcció. La magnitud d'una força representa la seva força. La força també pot provocar un canvi de direcció del cos al qual s'aplica la força.
S'anomena qualsevol element extern que tingui tendència a canviar l'estat de moviment o repòs, quan s'aplica a un objecte força . La força és simplement l'empenta o estira sobre un objecte que resulta en la interacció entre els dos objectes.
Una força pot fer que un element es mogui del repòs al moviment o viceversa. Dues o més coses han d'interaccionar entre elles perquè es creï una força. Per exemple, el vent aplica una força quan propulsa un veler a través de l'aigua, una força també està present quan la gravetat tira una poma cap avall. Les coses es poden moure, canviar la seva velocitat o canviar de forma en resposta a les forces.
Unitat de Força
- La força és una magnitud vectorial, això implica que té massa i magnitud. La força que actua sobre un objecte es representa amb el símbol F or
vec F . - La unitat de força SI és Newton (N) . Porta el nom del famós científic anglès Sir Issac Newton. La força d'1-Newton es defineix com la força necessària per accelerar una massa d'1 kg en 1 m/s2en la direcció de la força aplicada.
- En el sistema CGS, la unitat de força és Dyne.
Dimensions de la força
La força es defineix com el producte de la massa i l'acceleració del cos. Per tant, la seva fórmula dimensional és [MLT-2].
Efectes de les forces
A continuació es mostren els efectes de la força amb exemples:
- La força pot canviar la forma i la mida d'un objecte. Exemple: en el modelatge d'argila, s'utilitza la força de les mans per canviar la forma i la mida de l'argila.
- La força pot canviar la direcció d'un objecte. Exemple: un jugador de cricket colpeja la pilota en la direcció desitjada cap a si mateix
- La força pot canviar la velocitat d'un objecte. Exemple: la força de fricció dels frens s'utilitza per aturar o desaccelerar un vehicle en moviment.
- La força pot canviar l'estat de repòs o el moviment d'un objecte. Exemple: una pilota en repòs es mou quan es dóna una puntada de peu.
Entenem els efectes de la força i el seu exemple
La força pot canviar la forma i la mida d'un objecte
La força pot provocar un canvi de forma. Per exemple, quan es martelleja una vareta de ferro calenta, la força que exerceix el martell canviarà la forma de l'objecte, és a dir, la vareta de ferro es doblegarà.
La força pot provocar un canvi de mida. Per exemple: en estirar una goma elàstica, la força exercida per estirar una goma elàstica provocarà un augment de la mida de la goma elàstica.
La força pot canviar la direcció d'un objecte
La força pot provocar un canvi de direcció. Per exemple: el cop que pateu el futbol, la seva direcció canvia.
La força pot canviar la velocitat d'un objecte
Quan un batedor en jocs com el cricket i el beisbol colpeja amb força la pilota en moviment, provoca un augment de la velocitat de la pilota. A més, la velocitat de la força dependrà de la direcció en què s'apliqui. Si apliquem una força en la direcció d'un objecte en moviment, provocarà un augment de la velocitat i quan s'aplica contra l'objecte en moviment, disminuirà la velocitat de l'objecte.
La força pot canviar l'estat de repòs o el moviment d'un objecte
La força provocarà un canvi en el moviment, per exemple, la força exercida pel motor del cotxe permetrà que el cotxe es mogui, mentre que la força exercida pel fre permetrà que el cotxe s'aturi.
Fórmules de força
La força es defineix pel producte de la massa i acceleració de l'objecte. Per a un cos amb massa m i l'acceleració a la força es pot calcular com,
F = a
on,
F és la força aplicada,
m és la massa d'un objecte i
a és l'acceleració de l'objecte.
També segons Segona llei del moviment de Newton , la força ve donada per la velocitat temporal de canvi de la quantitat de moviment. Matemàticament, es dóna com,
F=dfrac{ ext{d}vec p}{ ext{d}t} on,
ext{d}vec p és el canvi d'impuls- dt és el canvi en el temps.
Però, impuls
vec p = mvec v on
- m és la massa i
vec v és la velocitat de l'objecte.
Per tant, la força es converteix en:
egin{aligned}F&=dfrac{ ext{d}(mvec v)}{ ext{d}t}&=mdfrac{ ext{d}vec v}{ ext{d}t}&=mvec aend{aligned}
Magnitud i direcció de la força
Per moure un pes gran, l'individu l'ha d'estirar o empènyer en la mateixa direcció. Quan dos individus empenyen o estiren pes en direccions oposades, la força resultant és la suma de les dues forces. La magnitud d'una força expressa la seva força. Quan s'apliquen forces en sentit contrari, la mida de la força resultant es redueix.
A més, les forces iguals i oposades s'anul·len, per tant la força resultant és zero. La força exercida sobre un element provoca un canvi de velocitat i també un canvi de forma. Algunes forces operen sobre un objecte fent-hi contacte, mentre que altres actuen sense entrar en contacte amb l'objecte. Les forces de tacte són forces que actuen quan un element entra en contacte amb elles.
Les forces de contacte inclouen les forces musculars i les forces de fricció. Les forces sense contacte són aquelles que poden actuar sense entrar en contacte amb un element. La força gravitatòria, la força electromagnètica, la força electrostàtica i les forces sense contacte són tots exemples de forces
Tipus de força
Una Força pot actuar sobre un objecte amb o sense cap contacte. Per exemple, si estàs empenyent o estirant una porta, has de tenir contacte amb una porta, mentre que si tens un imant de barra, pots atraure fàcilment claus de ferro sense tenir cap contacte amb el clau. Així, en ciència, tenim dos tipus de forces, una és una força de contacte i l'altra és una força sense contacte.
Vegem amb detall què són amb els seus exemples.
Força de contacte
Les forces que s'apliquen a altres objectes només mitjançant el contacte físic s'anomenen forces de contacte.
Exemples de forces de contacte són les forces musculars i de fricció.
Força muscular
La força muscular és una força de contacte en la qual la força és exercida pels músculs del cos. Per exemple, saltar, donar puntades, córrer, caminar, escalar, aixecar i empènyer són totes les forces que exerceixen els nostres músculs.
Força de fricció
La força de fricció és una força de contacte que sempre s'oposa a l'estat de moviment del cos sobre un altre cos. Per exemple, si deixem de remar una bicicleta, a poc a poc s'alenteix i s'atura després de cobrir una certa distància.
Aprèn més, Força de fricció
Força sense contacte
Les forces que s'apliquen a altres objectes sense cap toc físic s'anomenen forces sense contacte.
Exemples de forces sense contacte són la força magnètica, la força electrostàtica i la força gravitatòria. Ara discutim en detall els tipus de força sense contacte.
Força magnètica
La força magnètica és una força sense contacte exercida per un imant sobre qualsevol altra substància magnètica. Per exemple, si apropem un imant a un clau de ferro, l'imant l'estira cap a ell ja que els imants exerceixen força.
Força electrostàtica
Una força electrostàtica és una força sense contacte que pot exercir un objecte carregat sobre un altre objecte des de la distància. Per exemple, quan es frega una pinta de plàstic al cabell sec, la pinta elèctrica atrau un petit tros de paper.
Força gravitatòria
La força gravitatòria és una força sense contacte entre dos cossos amb certa massa. És una força atractiva. La força d'atracció entre la Terra i qualsevol objecte s'anomena força de gravetat.
Aprèn més, Força gravitatòria
Línia d'acció d'una força
Galileu va utilitzar experiments per demostrar que quan no hi ha cap força externa actuant sobre un objecte, aquest es mou a una velocitat constant. Va poder observar que la velocitat d'una esfera augmenta a mesura que roda per un pla inclinat a causa de la seva atracció gravitatòria sobre ella.
La força neta que actua sobre un objecte és 0 quan totes les forces són iguals i equilibrades. Una força neta que actua sobre un cos, però, pot canviar la magnitud o la direcció de la seva velocitat si totes les forces que actuen sobre ell donen lloc a una força desequilibrada, la qual cosa indica que la força desequilibrada pot accelerar el cos. Per exemple, quan un cos està sotmès a una sèrie de forces i es determina que està en repòs, podem inferir que hi ha una força neta zero que opera sobre el cos.
El línia d'acció d'una força és el camí que fa quan exerceix la seva força sobre un objecte. El punt d'aplicació de la força és el lloc on està exercint la seva força sobre un objecte. La força de fregament és la força que s'oposa al moviment relatiu entre les superfícies de dos objectes en contacte i actua al llarg de les superfícies.
Resum
El resum bàsic de la força es pot entendre amb l'ajuda de la taula que es comenta a continuació.
| Símbol | F, |
|---|---|
| Fórmula | F = ma OR |
| Unitat | Newton, Kgms-2 |
| Escalador o vector | Quantitat vectorial |
| Dimensió | [MLT-2] |
Recursos relacionats
- Forces fonamentals
- Tipus de forces
Exemples resolts sobre la força
Exemple 1: Determineu la força d'un objecte amb una massa igual a 500 kg i una acceleració de 60 m/s 2 .
Solució:
Donat,
Massa de l'objecte, m = 500 kg.
Acceleració, a = 60 m/s2
Segons la fórmula de la força,
F = a
Substituint els valors donats,
F = 500 kg × 60 m/s2
= 3 × 10 4 N
La força necessària és 3 × 104N
Exemple 2: Quanta força neta es necessita per accelerar a una caixa de 20 kg a 5 m/s 2 ?
Solució:
Donat,
Massa de la caixa, m = 20 kg.
Acceleració de la caixa, a = 5 m/s2
Segons la fórmula de la força,
F = a
Substituint els valors donats,
F = 20 kg × 5 m/s2
= 100 N
La força requerida és 100 N
Exemple 3: Trobeu l'acceleració de l'objecte si la força aplicada és de 250 N i la massa de l'objecte és de 50 kg.
Solució:
Donat
La força aplicada és de 250 N
Massa de l'objecte, m = 50 kg
Acceleració de l'objecte, a =?
Segons la fórmula de la força,
F = a
jdbc jdbcSubstituint els valors donats,
250 = 50 kg × a
a = 250/50
= 5 m/s 2
Així, l'acceleració de l'objecte és 5 m/s 2
Exemple 4: Trobeu la massa de l'objecte si la força aplicada és de 220 N i l'acceleració de l'objecte és de 15 m/s 2 .
Solució:
Donat
La força aplicada és de 225 N
Massa de l'objecte, m =?
Acceleració de l'objecte, a = 15 m/s2
Segons la fórmula de la força,
F = a
Substituint els valors donats,
225 = m × 15
m = 225/15
= 15 kg
Així, la massa de l'objecte és 15 kg
Preguntes freqüents sobre Force
P1: Què és la força?
Resposta:
Empènyer o estirar un objecte es defineix com la força. La força és la interacció entre dos objectes que tendeixen a canviar l'estat de l'objecte.
P2: Quina és la unitat de força SI?
Resposta:
La unitat de força del SI és Newton. Un Newton es defineix com la força aplicada quan un kg d'objecte accelera amb 1 m/s2
P3: Quina força és la fricció?
Resposta:
La fricció és una força de contacte que només actua quan dos objectes estan en contacte entre si. És una força oposada, és a dir, sempre s'oposa al moviment de l'objecte.
P4: Què es pot forçar?
Resposta:
La força pot fer diverses coses, com ara,
- La força pot canviar la direcció de l'objecte.
- La força pot canviar l'estat de repòs o de moviment.
- la força pot canviar la velocitat de l'objecte.
- La força pot canviar la forma i la mida de l'objecte.
P5: Quants tipus de forces hi ha en funció de la interacció?
Resposta:
A partir de la interacció entre dos objectes, la força es pot classificar en dues categories:
- Força de contacte
- Força sense contacte
P6: Quina és la força més feble de la natura?
Resposta:
Entre totes les forces fonamentals, la força gravitatòria és la força més feble i també es considera la força més feble de la natura.
P7: La força és una quantitat escalar?
Resposta:
La força no és una magnitud escalar. Ja que té tant direcció com magnitud. Per tant, la força és una magnitud vectorial.
P8: Una poma cau d'un arbre, quina força és la responsable d'aquests fenòmens?
Resposta:
La força de gravetat és responsable de la caiguda de la poma. La força de gravetat és la força d'atracció entre la terra i qualsevol objecte.