Indhold
- Kraft og hastighed er retningsbestemt
- Kræfter, der handler på et fly
- Tyngdekraften
- Diagrammer med fri krop
Den første af Sir Isaac Newtons Three Laws of Moving, der danner grundlaget for klassisk mekanik, siger, at et objekt i hvile eller i en tilstand af ensartet bevægelse vil forblive på den måde på ubestemt tid i mangel af en ekstern styrke. Med andre ord er en kraft den, der forårsager en ændring i hastighed eller acceleration. Mængden af acceleration, der produceres på et objekt med en given kraft, bestemmes af objektenes masse.
Kraft og hastighed er retningsbestemt
Når fysikere taler om en genstands hastighed, taler de ikke kun om genstandens hastighed, men også om retningen, i hvilken det bevæger sig. På samme måde har kraft en retningsbestemt komponent såvel som en kvantitativ en - en kraft, der direkte modsætter sig en genstands hastighed, har en anden effekt på objektet end en kraft, der virker vinkelret på dens bevægelse. I matematiske termer er kraft, hastighed og acceleration - som er hastigheden for ændring af hastighed produceret af en kraft - "vektor" -mængder, hvilket er et udtryk, der indebærer deres retningsbestanddel.
Kræfter, der handler på et fly
Den nemmeste måde at forstå, hvordan en kraft ændrer en objekts hastighed, er at forestille sig den kraft, der virker i samme retning som hastigheden. For eksempel giver jetmotorerne på et fly en kraft, der virker i retning af flyets bevægelse, hvilket giver den en positiv acceleration og får den til at gå hurtigere. Luftfriktion på den anden side modsætter sig flyets bevægelse direkte og decelererer den; hvis motorerne holder op med at arbejde, falder flyet ud af himlen. Men når kraften i motoren og luftens tryk opad på de aerodynamisk designede vinger afbalancerer friktionskraften og andre decelererende kræfter, inklusive tyngdekraften, flyver flyet med en konstant hastighed mod sin destination.
Tyngdekraften
Tyngdekraften, som solen udøver på Jorden, er et eksempel på en kraft med en vigtig retningsbestanddel. Fordi tyngdekraften virker vinkelret på Jordens bevægelse, ændrer den ikke den hastighed, hvormed planeten bevæger sig, men den ændrer konstant retningen. Som et resultat bevæger Jorden sig i en næsten cirkulær bane. Jordens hastighed kan være relativt konstant, men dens hastighed ændrer sig altid som et resultat af tyngdekraften, der altid trækker den mod solen. Den samme tyngdekraft holder satellitter i kredsløb omkring Jorden.
Diagrammer med fri krop
Det matematiske forhold mellem kraft (F), der udøves på et objekt, og dets acceleration (a) er F = m • a, hvor "m" er objektets masse. Enheden for magt i det metriske system er Newton, der er opkaldt efter Isaac Newton, den engelske fysiker, der formulerede forholdet. I den virkelige verden er der normalt flere kræfter, der virker på en krop, hver med en retningsbestemt komponent. Disse kræfter kan være mekaniske, gravitationsmæssige, elektriske eller magnetiske. For at forudsige objektets bevægelse er det ofte nyttigt at tegne et frit legemsdiagram, som er en grafisk repræsentation af disse kræfter, der viser størrelsen og retningen af hver.