4 Viktige typer styrker (forklart med diagram)

Noen av de viktigste typer kraft er som følger: 1. Friksjonskraft 2. Magnetisk kraft 3. Elektrostatisk kraft 4. Gravitasjonskraft.

Så langt har vi diskutert den typen kraft vi søker ved utførelsen av egne muskler. Løst snakkes, kan vi kalle denne muskulære kraften. Denne typen kraft kan bare virke når den er i kontakt med en kropp. Du kan ikke skyve et bord langs gulvet med mindre hendene dine er i kontakt med det, for eksempel.

Dette er grunnen til at denne typen kraft kalles kontaktkraft. Det er noen krefter som kan virke på en kropp fra en avstand. Slike krefter kalles ikkekontaktkrefter. Før vi diskuterer slike styrker, la oss studere en meget viktig kontaktkraft kalt friksjonskraft.

1. Friksjonskraft:

Du har lært at en kraft er nødvendig for å stoppe bevegelsen av en kropp i bevegelse. Så hvorfor fortsetter en sving ikke å bevege seg for alltid når du har gitt det et trykk? Og hvorfor ruller en ball ikke uendelig når du har sparket den, selv om det ikke brukes noe kraft for å stoppe det?

Dette skyldes at når (overflaten til) en kropp beveger seg over en annen, virker friksjonskraft i en retning motsatt den for bevegelsen. Friksjonskraft motvirker alltid bevegelse, prøver å stoppe bevegelsen av en overflate over en annen. Men hvor stor friksjonskraften er, avhenger av naturen til de to flatene i kontakt.

Dette blir tydeligere etter at du har gjort følgende aktivitet.

Plasser den ene enden av en stripe av papp eller kryssfiner på en blokk av tre eller en murstein. Plasser den andre enden på gulvet, som vist i figur 8.5. Legg en liten gummiboll nær toppen, og la den rulle ned på gulvet. Legg merke til avstanden ballen kjører langs gulvet.

Prøv denne aktiviteten på ulike typer gulv (for eksempel et flislagt gulv og teppebelagt gulv). Legg merke til avstanden ballen kjører hver gang. Prøv å holde pappen skrå i samme vinkel hver gang. Du vil se at ballen beveger seg lengre på et jevnere gulv.

Ingen overflate er helt jevn. Selv den jevneste overflaten har små støt og hull overalt. Når to overflater beveger seg over hverandre, kommer støt og hull på begge på hverandres måte. Dette er det som forårsaker friksjon. Tydeligere, jo jevnere overflaten, jo mindre er friksjonskraften. Derfor reiser en ball en større avstand over et flislagt gulv enn over et teppebelagt gulv.

Statisk og kinetisk friksjon :

Friksjonskraften er ikke bare avhengig av overflatens natur i kontakt. Det avhenger også av om noe beveger seg over en overflate eller det er stasjonært.

Aktivitet:

Prøv å skyve en tung ordbok over overflaten av et bord. Skyv forsiktig først med en eller to fingre. Du vil føle friksjonsmotstanden. Fortsett å øke kraften du bruker til ordlisten begynner å bevege seg. Synes motstanden som tilbys av friksjon, eller friksjonskraften, synke når boken begynner å bevege seg?

Når en kraft påføres for å bevege en kropp, motstår friksjonskraft bevegelsen. Når kraften øker, øker friksjonskraften også til den påtrykte kraften blir større enn friksjonskraften. På samme måte som kraften blir større enn friksjonskraften, begynner kroppen å bevege seg.

Og når kroppen begynner å bevege seg, reduseres friksjonskraften. Det er som om friksjonskraft har begrenset styrke, og så lenge kraften som er påført ikke overskrider denne grensen, svekker friksjonskraften sine muskler og virker som en mobbing. Når kraften påføres, klarer å komme forbi denne grensen, taper friksjonskraft hjertet og blir svakere.

Husk to ting i denne konteksten.

1. En kropp begynner å bevege seg når den påkrevde kraften er større enn friksjonskraften.

2. Statisk friksjon, som virker når en kropp er stasjonær, er større enn kinetisk friksjon, som virker når en kropp beveger seg.

Når friksjon er nyttig :

Livet ville være ganske umulig uten friksjon. Du ville ikke være i stand til å gå, for eksempel. Det er friksjonen mellom gulvet og sålene på føttene eller skoene som gjør at du kan gå komfortabelt. Uten friksjon vil du glide, mye som du gjør på et nylig polert gulv, en bananhud, eller når noen søler vann på gulvet.

På samme måte, uten friksjon mellom dekkene og veien, ville kjøretøyene glide, slik de ofte gjør det på våte veier (vann og is reduserer friksjon). Bremsene til et kjøretøy arbeider også med friksjon. Når føreren trykker på bremsepedalen, gni bremseskoene mot en tøff overflate bak hjulene. Dette gir friksjon, noe som senker hjulene.

Når du skriver med blyant, gjør friksjon mellom pennens penn og papiret at små partikler av karbon gni bort fra spissen og la et merke på papiret. Det ville være umulig å skrive uten friksjon - prøv å skrive på glass med blyant. Du trenger friksjon for å lyse en kamp. Hvis du treffer en kamp på en jevn overflate, vil den ikke lyse.

Når friksjon forårsaker problemer :

Friksjon gjør overflater slites ned. Sålene på skoene dine blir slitt ut på grunn av friksjon. Så gjør forskjellige maskindeler som gni mot hverandre. Du kan se for deg selv hvordan friksjonen forårsaker slitasje ved å gni en viskelær først over papir og deretter over sandpapir. Sandpapiret vil bære ned viskelæret mye raskere fordi det er tøffere.

Friksjon avfall også energi. Når du kjører på en sykkel, bruker du for eksempel energi til å overvinne friksjonen mellom de bevegelige delene av sykkelen og friksjonen med luften.

Når du presser deg gjennom luft, motvirker en friksjonskraft som kalles luftmotstand bevegelsen din. Jo raskere du beveger deg, jo større er motstanden, til et punkt når all energi er brukt til å overvinne denne motstanden. Du kan ikke øke hastigheten oppover dette punktet.

En annen ulempe med friksjon er at den genererer varme. Når du gni palmer mot hverandre, kan du føle varmen som genereres av friksjon. Når du slår en kamp, ​​hjelper varmen som genereres av friksjon, å tenne kampen. Varmen som genereres av friksjon kan skade maskiner, så kjølevæsker brukes til å senke temperaturen.

Redusere friksjon:

Siden friksjonsproduktenergi slites av maskindeler og forårsaker oppvarming, prøver ingeniører alltid å redusere friksjonen. En måte å redusere friksjon på er å gjøre overflatene i kontakt jevn ved polering. En annen måte er oljen.

Olje reduserer friksjon ved å fylle opp dekkene på overflatene som beveger seg mot hverandre i en maskin (det er derfor folkesykluser og symaskiner). Det forhindrer også direkte kontakt mellom overflatene ved å danne en film mellom dem.

En annen måte å redusere friksjon på er å bruke kulelager eller rullelager. Lagrene kommer i mange former og størrelser og brukes til å redusere friksjon, spesielt når en stang roterer i et hull, som i et sykkelhjul. De som brukes mellom hjulnavet og sykkelen på sykkelen er små stålballer. Følgende aktivitet vil hjelpe deg å forstå hvordan kulelager bidrar til å redusere friksjon.

Aktivitet:

Prøv å skyve en tung eske eller koffert over gulvet. Spør deretter en voksen om å hjelpe deg med å plassere et par stenger (si gardinstenger) under esken og skyv den igjen. Du kan også plassere blyanter eller stearinlys under en tung bok og forsøke å flytte den over overflaten av et bord. Det vil være lettere å flytte kartongen eller boken når du har "ruller" under den.

Dette skyldes at rullende friksjon er mindre enn glidende friksjon. Med andre ord, friksjonskraften er større når en overflate glir over en annen enn når den ruller over den andre.

Derfor er kulelager, som er frie å rulle, plassert mellom bevegelige deler av maskiner. Dette er også grunnen til at det er hjul under kofferter og TV-vogner. Faktisk var oppfinnelsen av hjulet et resultat av funnet at rullende friksjon er mindre enn glidfriksjon. Folk må ha lagt merke til at plassering av logger under sleder gjør det lettere å presse sledene sammen. Deretter må de ha laget ruwe hjul ut av logger og festet dem til vognene sine.

effektivisering:

Luft og vann gir også motstand mot bevegelse. Naturens flyger (fugler) og svømmere (fisk) er designet for å redusere denne motstanden. De har det som kalles strømlinjeformede organer. En strømlinjeformet kropp har glatte konturer.

Når en slik kropp beveger seg gjennom vann eller luft, forstyrrer den naturlige strømmen av vann eller luft så lite som mulig. Dette reduserer motstanden som luft eller vann gir til bevegelsen. Biler, flyplaner og skip er designet for å ha strømlinjeformede kropper.

Økende friksjon:

I noen situasjoner er det en fordel for oss å øke friksjonen. Sålene til våre sko og kjøretøyets dekk har for eksempel spor for å øke friksjonen. Hvis de var glatte, ville det være fare for å glide eller skli.

Skoene som brukes av idrettsutøvere og fjellklatrere har pigger under for å forbedre grepet. Pedalene på en sykkel, et ratt på en bil, et håndtak av en kniv, kan du tenke på mange eksempler hvor overflatene blir grove for å øke friksjonen.

2. Magnetisk kraft:

Ting laget av jern tiltrekkes av en magnet. Kraften som en magnet tiltrekker slike ting, kalles magnetisk kraft, og fenomenet kalles magnetisme. Du må ha lagt merke til at en magnet ikke behøver å være i kontakt med noe laget av jern for å tiltrekke seg det. I motsetning til muskelkraft og friksjonskraft, kan magnetisk kraft virke fra avstand.

3. Elektrostatisk kraft:

Hvis du kjører en kam gjennom håret ditt (hvis det er tørt) et par ganger og deretter holder kammen over små stykker papir, vil de bli trukket til kammen. Kraften som virker på papirbitene kalles elektrostatisk kraft. Dette er en annen type kraft som kan virke fra avstand. Du vil lære mer om det i et annet kapittel.

4. Gravitasjonskraft:

Du vet at alt på eller nær jorden tiltrekkes av tyngdekraften. Dette er det som gjør at en ball kommer ned når du sparker den oppover. Hadde det ikke vært tyngdekraft, ville ballen flyve med en gang. Månen trekker også ting i nærheten av den med sin egen tyngdekraft. Og så gjør alle de andre planetene, solen og alle stjernene. Faktisk tiltrekker noen to kropper i dette universet hverandre med en kraft som kalles gravitasjonskraft.

Denne loven kalles Newtons gravitation til ære for Sir Isaac Newton, den engelske fysikeren og matematikeren som oppdaget det. Du lurer kanskje på hvorfor du ikke føler skolebussen din eller klassekameratene dine tiltrekker deg med tyngdekraften.

Problemet er at gravitasjonskraften avhenger av massene til de to berørte legemene. Og med mindre en av kroppene er veldig massiv, kan den ikke følges. Dette forklarer også hvorfor jordens tyngdekraft er mye større enn månens. Det er fordi jordens masse er mye større enn månens.

Gravitasjonsfelt:

Når vi slipper en ball fra en høyde, blir den trukket ned av jordens tyngdekraften, selv om ballen ikke er i kontakt med jorden. Dette betyr at jordens tyngdekraftverk kan virke på avstand, akkurat som magnetiske og elektrostatiske krefter. Nå bruker jorden direkte kraften på ballen direkte?

Eller bruker jorden denne styrken indirekte gjennom noe som er i kontakt med ballen? Forskere foretrekker det andre alternativet, slik at de kan beskrive mange naturlige fenomener. De sier at massen av en gjenstand (som jorden) produserer et tyngdefelt rundt objektet. Det er dette feltet som utøver en tyngdekraft på alle objekter nær og langt.

Vekt:

Du har allerede lært i din tidligere klasse at vekten av en kropp avhenger av dens masse. Vekten av en kropp er faktisk den kraften som jorden tiltrekker seg på. Hvis jorden ikke tiltrak oss, ville vi være vektløse, selv om vi fortsatt ville ha samme masse som vi har nå.

En vårbalanse er en enhet du kan bruke til å måle kroppens vekt. Følgende aktivitet vil vise deg hvordan. Du kan ikke bruke en strålebalanse til å måle kroppens vekt fordi den bare sammenligner massen av en kropp med den kjente massen av en standardvekt.

Aktivitet:

Heng en fjær fra en negle og merk lengden. Hvis du ikke kan få en vår, vil et bredt elastisk band gjøre. Heng en liten stein fra den andre enden av våren og noter økningen i lengden. Heng en større stein og noter endringen i lengden på våren igjen. Du kan prøve denne aktiviteten med steiner av forskjellige størrelser.

Du vil legge merke til at jo større steinen, jo mer våren blir utvidet. Dette skyldes at en større stein har en større masse, så den blir trukket av jorden med større kraft (gravitasjonskraften avhenger av masse, husker). Dette er prinsippet som en vårbalanse fungerer på. Den har markeringer for å måle kroppens vekt i henhold til hvor mye våren innsiden blir utvidet når kroppen henger fra kroken.

Hvis du kunne måle vekten av en 1 kg masse på månen, vil vårens balanse vise en sjettedel av den lesingen den viser på jorden. Og på Jupiter vil lesningen være dobbelt så mye som på jorden. Mange vårbalanser viser avlesninger i kilo. Fordi en fjærbalanse måler vekten av en kropp eller tyngdekraften som virker på den, bør lesingene være i kilovekt (kg-vekt) eller kilo-kraft (kgf).

Enhetens styrke:

Det er et meget nært forhold mellom tyngdekraften som virker på en masse på 100 g og SI-enheten av kraft, kalt newton (symbol: N). Vekten av en 100 g masse eller tyngdekraften som virker på den er 0, 98 N. Derfor er vekten av en 1 kg masse = 9, 8 N.