My *nix world

Newtons lagar

Krafter

Kraftverkan

En kraft kan förändra ett föremåls hastighet, form och rotation. Enheten för kraft är newton, N.

Avståndkraften och kontaktkraften

Tyngdkraften (Fg) på jorden från solen, den elektriska kraften (Fel) på en laddning, den magnetiska kraften på en kompassnål, alla dessa krafter är avståndkrafter (de verkar på avstånd).

Kontaktkrafter (Fk) är de krafter mellan föremåll som är i kontakt med varandra: när man sitter på en stol, när man bär en föremåll, etc. I mikroskopiskt sett är kontaktkraften den elektriska avståndkrafter som verkar mellan föremålls atomerna.

Resultantkraft

Resultanten av två eller flera krafter är en tänkt kraft som har samma verkan som de verkliga krafterna har tillsammans. Med andra ord, resultantkraften är en tänkt kraft som är lika med summan av alla de verkliga krafternas storlek (oavsett riktining).

Om krafterna verkar i olika riktningar dvs inte är parallella är komposantuppdelning en metod som förenklar denna typ av problem. Vid komposantuppdelning delas varje kraft upp i två vinkelräta riktningar.
Vanligtvis delas krafter upp i en x-riktning och en y-riktning. Efter att komposantuppdelningen är utförd verkar samtliga krafter längs samma verkningslinje, antingen i x- eller y-riktningen.
För att kunna dela upp i komposanter krävs t.ex. att kraftens lutning är känd.

Exempel:

komposantupdelningOm vi känner till två krafter F1=80N och F2=60N som är inte vinkelrättriktad och dessutom känner vi till vinkeln mellan dem (120°), då kan ta reda på deras resultantkraften (Fres) med hjälp av komposantuppdelning.

Steg 1: vi ritar en perpendikuler linje från F2 till y-axeln och en perperndikuler linje från F2 till x-axeln. Så får vi två nya vektor, Fy respektive Fx. Alltså F2 kan ersättas med Fx och Fy. Med hjälp av lite trigonometri blir Fx=F2*sin(30)=30N och Fy=F2*cos(30)≈52N.

Steg 2: vi har två krafter som är motriktad (Fx och F1), deras resultantkraft blir F1-Fx=50N (åt högre). Dessutom har vi kraften Fy som är perpendikuler på F1-Fx.

Steg 3: resultantkraften (Fres) mellan F1-Fx och Fy kan lösas med hjälp av Pitagoras sats, alltså:  \overrightarrow{F_{res}}=\sqrt{(F_1-F_x)^2+F_y^2}\approx 72N

Läs mer här.

Newtons noolte lag (additionslagen) för parallella krafter

  1. Resultanten av två likriktade krafter är lika med summan av krafterna och har samma riktningen som de två krafterna.
  2. Resultanten av tva motriktade krafter är lika med skillnaden mellan den största och den minsta kraften och har samma riktningen som den största kraften.

Kraftriktning då krafterna inte är parallella

Om två krafter F1 och F2 är vinkelräta mot varandra kan resultantkraften Fres beräknas med hjälp av Pythagoras sats:  F_{res}= \sqrt{F_{1}^2+F_{2}^2} . Läs mer här.

Om två krafter F1 och F2 inte är vinkelräta mot varandra då den enklaste sättet att beräkna resultantkraften Fres är att rita krafterna (i en lämplig skala) som två sidor av en parallellogram där är resultantkraften denna diagonalen som har en ände mellan krafterna. Då kan vi mäta resultantkraften med en linjal och multiplicera var mätningen med skalasfaktor. En bättre sätt än detta är med hjälp av komposantupdelning.

Läs mer om krafter här.

Newtons rörelselagar

Newtons första lag (tröghetslagen)

När resultanten av alla krafter som verkar på ett föremål är lika med noll, är föremålet i villa eller i rörelse med konstant hastighet:

  • om Fres = 0, så är hastigheten v konstant
  • om v är konstant, så är Fres = 0

Trögheten defineras som motsånd mot rörelseförändring.

Newtons andra lag

När ett föremål påverkas av krafter, får föremålet en acceleration i samma riktning som krafternas resultant. Den resulterande kraften är lika med föremålets massan gånger accelerationen:

Fres = ma

Tyngden av ett föremål

Tyngden = massan * tyngdaccelerationen dvs. Fg=mg, där g=9.8  \frac{m}{s^2}

Newtons tredje lag

När två föremål verkar på varandra med krafter, är krafterna lika stora och motsatt riktade. Krafterna verkar längs samma räta linje:

F*=F

Newtons gravitationslag

Krafterna mellan två kroppar är proportionella mot massorna (m1,m2) och omvänt proportionella mot kvadraten på avståndet r mellan dem,

 F=G \frac{m_1 * m_2}{r^2}, G=6,67 * 10-11 Nm2/kg

Avståndet r är avståndet mellan de både kroparnas centrum.

Om du tror att det artikel har hjälpt dig då, snälla du, gradera den här med en till fem stjärnor så att jag ska veta att du bryr om vad jag skriver.

 
The following two tabs change content below.
Newtons lagar

Eugen Mihailescu

Founder/programmer/one-man-show at Cubique Software
Always looking to learn more about *nix world, about the fundamental concepts of math, physics, electronics. I am also passionate about programming, database and systems administration. 16+ yrs experience in software development, designing enterprise systems, IT support and troubleshooting.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Follow

Get every new post on this blog delivered to your Inbox.

Join other followers: