4 Viktiga typer av kraft (förklaras med diagram)

Några av de viktigaste typerna av kraft är följande: 1. Friktionskraft 2. Magnetisk kraft 3. Elektrostatisk kraft 4. Gravitationskraft.

Hittills har vi diskuterat den typ av kraft som vi tillämpar genom utförandet av våra egna muskler. Löst taget kan vi kalla den här muskelstyrkan. Denna typ av kraft kan endast verka när den kommer i kontakt med en kropp. Du kan inte skjuta ett bord längs golvet om inte händerna är i kontakt med det, till exempel.

Detta är anledningen till att denna typ av kraft kallas en kontaktkraft. Det finns några krafter som kan verka på en kropp från avstånd. Sådana krafter kallas ickekontaktkrafter. Innan vi diskuterar sådana krafter, låt oss studera en mycket viktig kontaktkraft kallad friktionskraft.

1. Friktionskraft:

Du har lärt dig att en kraft krävs för att stoppa rörelsen hos en kropp i rörelse. Varför fortsätter en gunga inte att flytta för alltid när du har gett det ett tryck? Och varför rullar en boll inte oändligt när du har sparkat den, även om ingen kraft appliceras för att stoppa den?

Detta beror på att när (en yta) en kropp rör sig över en annan, fungerar friktionskraft i en riktning som är motsatt mot rörelsen. Friktionskraft motverkar alltid rörelse, försöker stoppa rörelsen av en yta över en annan. Hur stor friktionskraften är, beror emellertid på de två ytornas natur i kontakt.

Detta kommer att bli tydligare när du gör följande aktivitet.

Placera ena änden av en remsa av kartong eller plywood på ett block av trä eller en tegelsten. Placera den andra änden på golvet, som visas i Figur 8.5. Placera en liten gummiboll nära toppen och låt den rulla ner på golvet. Notera avståndet bollen reser längs golvet.

Testa den här aktiviteten på olika typer av golv (till exempel ett kaklat golv och ett mattbelagt golv). Notera avståndet bollen reser varje gång. Försök hålla kartongen lutad i samma vinkel varje gång. Du kommer att se att bollen reser längre på ett jämnare golv.

Ingen yta är helt slät. Även den jämnaste ytan har små stötar och hål överallt. När två ytor rör sig över varandra, kommer stötarna och hålen på båda i varandra. Detta är vad som orsakar friktion. Självklart är ju smidigare ytan, desto mindre är friktionskraften. Det är därför en boll reser ett större avstånd över ett kaklat golv än över ett heltäckt golv.

Statisk och kinetisk friktion :

Friktionsstyrkan beror inte bara på de ytor som är i kontakt. Det beror också på om något rör sig över en yta eller det är stillastående.

Aktivitet:

Försök att trycka en tung ordlista över ytan av ett bord. Tryck försiktigt först med en eller två fingrar. Du kommer att känna friktionsmotståndet. Fortsätt att öka kraften du tillämpar tills ordlistan börjar röra sig. Tycks motståndet som erbjuds av friktion eller friktionskraften minska när boken börjar röra sig?

När en kraft appliceras för att flytta en kropp, motstår friktionskraft rörelsen. När kraften ökar ökar även friktionskraften tills den påförda kraften blir större än friktionskraften. Precis som kraften som appliceras blir större än friktionskraften, börjar kroppen att röra sig.

Och när kroppen börjar röra sig, minskar friktionskraften. Det är som om friktionskraften har begränsad styrka, och så länge som den applicerade kraften inte överskrider denna gräns, binder friktionskraften sina muskler och fungerar som en mobbning. När kraften hanteras för att komma över denna gräns, förlorar friktionskraften hjärtat och blir svagare.

Kom ihåg två saker i det här sammanhanget.

1. En kropp börjar röra sig när den pålagda kraften är större än friktionskraften.

2. Statisk friktion, som verkar när en kropp är stationär, är större än kinetisk friktion, som verkar när en kropp rör sig.

När friktion är användbar :

Livet skulle vara ganska omöjligt utan friktion. Du skulle inte kunna gå, till exempel. Det är friktionen mellan golvet och fotsolen eller dina skor så att du kan gå bekvämt. Utan friktion skulle du glida så mycket som du gör på ett nyligt polerat golv, en bananhud eller när någon spolas vatten på golvet.

På samma sätt, utan friktion mellan däcken och vägen, skulle fordonet glida, hur de gör det ibland på våta vägar (vatten och is minskar friktion). Bromsarna på ett fordon arbetar också med friktion. När föraren trycker på bromspedalen gnuggar bromsskorna mot en grov yta bakom hjulen. Detta ger friktion, som saktar ner hjulen.

När du skriver med en penna, gör friktion mellan pennan och papperets punkt små kolsyrade partiklar av gnugga bort från toppen och lämna ett märke på papperet. Det skulle vara omöjligt att skriva utan friktion - försök skriva på glas med en penna. Du behöver friktion för att tända en match. Om du slår en match på en jämn yta, kommer den inte att tända.

När friktion orsakar problem :

Friktion gör ytorna slitna. Skorna på dina skor blir slitna på grund av friktion. Så gör olika maskindelar som gnuggar mot varandra. Du kan se själv hur friktion orsakar slitage genom att gnugga en suddgummi först över papper och sedan över sandpapper. Sandpapper kommer att sätta ner suddgummi mycket snabbare eftersom det är grovare.

Friktionsavfall energi också. När du cyklar, till exempel, använder du energi för att övervinna friktionen mellan cykelens rörliga delar och friktionen med luften.

När du trycker dig genom luften motstår en friktionskraft som kallas luftmotstånd din rörelse. Ju snabbare du flyttar desto större är motståndet, tills en punkt när all din energi används för att övervinna detta motstånd. Du kan inte påskynda bortom denna punkt.

En annan nackdel med friktion är att det alstrar värme. När du gnuggar dina palmer mot varandra kan du känna värmen som genereras av friktion. När du slår en match, hjälper värmen genererad av friktion att tända matchen. Värmen som genereras av friktion kan skada maskiner, så kylmedel används för att sänka temperaturen.

Minskar friktion:

Eftersom friktionen slösar energi, bär ner maskindelar och orsakar upphettning, försöker ingenjörer alltid att minska friktionen. Ett sätt att minska friktionen är att göra ytorna i kontakt jämn genom polering. Ett annat sätt är olja.

Olja minskar friktionen genom att fylla upp dammarna på de ytor som rör sig mot varandra i en maskin (det är därför människor oljecykler och symaskiner). Det förhindrar också direkt kontakt mellan ytorna genom att bilda en film mellan dem.

Ett annat sätt att minska friktionen är att använda kullager eller rullager. Lager finns i många former och storlekar och används för att minska friktionen, speciellt när en stav roterar i ett hål, som i ett cykelhjul. De som används mellan hjulnavet och axeln på en cykel är små stålbollar. Följande aktivitet hjälper dig att förstå hur kullager hjälper till att minska friktionen.

Aktivitet:

Försök att trycka en tung kartong eller resväska över golvet. Fråga sedan en vuxen om att du ska placera ett par stavar (säg gardinstänger) under kartongen och trycka den igen. Du kan också placera pennor eller ljus under en tung bok och försöka flytta den över ytan av ett bord. Det blir lättare att flytta kartongen eller boken när du har "rullar" under den.

Detta beror på att rullande friktion är mindre än glidfriktion. Med andra ord är friktionskraften större när en yta glider över en annan än när den rullar över den andra.

Därför är kullager, som är fritt att rulla, placerade mellan rörliga delar av maskiner. Det är också därför det finns hjul under resväskor och tv-vagnar. Faktum är att hjulets uppfinning var ett resultat av upptäckten att rullande friktion är mindre än glidfriktion. Människor måste ha märkt att placera stockar under släder gör det lättare att trycka släden längs. Då måste de ha gjort grova hjul ut ur stockar och fixa dem till sina vagnar.

effektivisera:

Luft och vatten ger också motstånd mot rörelse. Naturens flugor (fåglar) och simmare (fisk) är utformade för att minska detta motstånd. De har det som kallas strömlinjeformade kroppar. En strömlinjeformad kropp har smidiga konturer.

När en sådan kropp rör sig genom vatten eller luft stör det naturligt flödet av vatten eller luft så lite som möjligt. Detta minskar motståndet som luft eller vatten erbjuder till dess rörelse. Bilar, flygplan och fartyg är utformade för att ha strömlinjeformade kroppar.

Ökande friktion:

I vissa situationer är det av fördel för oss att öka friktionen. Solorna hos våra skor och däcken på fordon, till exempel, har spår för att öka friktionen. Om de var smidiga skulle det finnas en risk för glidning eller skridning.

Skorna som bärs av atleter och bergsklättrare har spikar under för att förbättra greppet. Pedalerna på en cykel, en ratt på en bil, ett knivhandtag, man kan tänka på många exempel där ytorna är grova för att öka friktionen.

2. Magnetisk kraft:

Saker gjorda av järn lockas av en magnet. Kraften med vilken en magnet lockar sådana saker kallas magnetisk kraft, och fenomenet kallas magnetism. Du måste ha märkt att en magnet inte behöver vara i kontakt med något av järn för att locka det. Till skillnad från muskelkraft och friktionskraft kan magnetisk kraft agera från avstånd.

3. Elektrostatisk kraft:

Om du kör en kamma genom ditt hår (förutsatt att det är torrt) några gånger och sedan hålla kammen över små pappersstycken, kommer de att dras mot kammen. Den kraft som verkar på pappersbitarna kallas elektrostatisk kraft. Detta är en annan typ av kraft som kan verka på avstånd. Du lär dig mer om det i ett annat kapitel.

4. Gravitationsstyrka:

Du vet att allt på eller nära jorden lockas mot det av tyngdkraften. Det här gör att en boll kommer ner när du sparkar uppåt. Om det inte fanns någon tyngdkraft skulle bollen flyga genast. Månan drar också saker nära det med sin egen kraft av tyngdkraften. Och så gör alla andra planeter, solen och alla stjärnorna. Faktum är att alla två kroppar i detta universum lockar varandra med en kraft som kallas gravitationsstyrka.

Denna lag heter Newtons gravitation till ära av Sir Isaac Newton, den engelska fysikern och matematiker som upptäckte den. Du kanske undrar varför du inte känner din skolbuss eller dina klasskamrater lockar dig med gravitationskraften.

Problemet är att gravitationskraften beror på massorna hos de två berörda kropparna. Och om inte en av kropparna är mycket massiv, kan den inte kännas. Detta förklarar också varför jordens gravitationskraft är mycket större än månens. Det beror på att jordens massa är mycket större än månens.

Gravitations fält:

När vi släpper en boll från en höjd dras den ner av jordens gravitationskraft, även om bollen inte är i kontakt med jorden. Det betyder att jordens gravitationstryck kan verka på avstånd, precis som magnetiska och elektrostatiska krafter. Nu applicerar jorden direkt kraften på bollen direkt?

Eller applicerar jorden indirekt denna kraft indirekt genom något som är i kontakt med bollen? Forskare föredrar det andra alternativet eftersom det låter dem beskriva många naturfenomen. De säger att massan av ett föremål (som jorden) ger ett gravitationsfält runt objektet. Det är detta fält som utövar en gravitationskraft på alla objekt nära och fjärran.

Vikt:

Du har redan lärt dig i din tidigare klass att kroppens vikt beror på dess massa. En kropps vikt är faktiskt den kraft som jorden lockar till sig. Om jorden inte lockade oss, skulle vi vara viktlösa, även om vi fortfarande skulle ha samma massa som vi har nu.

En fjäderbalans är en enhet som du kan använda för att mäta kroppens vikt. Följande aktivitet visar dig hur. Du kan inte använda en balansbalans för att mäta kroppens vikt eftersom det bara jämför massan av en kropp med den kända massan av en standardvikt.

Aktivitet:

Häng en fjäder från en spik och notera längden. Om du inte kan få en fjäder, kommer ett brett elastiskt band att göra. Häng en liten sten från andra änden av våren och notera ökningen i dess längd. Häng en större sten och notera förändringen i vårens längd igen. Du kan prova denna aktivitet med stenar av olika storlekar.

Du kommer att märka att ju större stenen desto mer blir våren förlängd. Detta beror på att en större sten har en större massa, så den dras av jorden med en större kraft (gravitationskraften beror på massa, kom ihåg). Detta är principen som en fjäderbalans fungerar. Det har markeringar för att mäta kroppens vikt beroende på hur mycket våren inuti blir utsträckt när kroppen hängs från sin krok.

Om du kunde mäta vikten på en 1 kg massa på månen skulle din fjäderbalans visa en sjätte läsningen som den visar på jorden. Och på Jupiter skulle läsningen vara dubbelt så mycket som på jorden. Många fjäderbalanser visar avläsningar i kilo. Eftersom en fjäderbalans mäter kroppens vikt eller tyngdkraften som verkar på den, bör avläsningarna vara i kilogramvikt (kg-vikt) eller kilogramkraft (kgf).

Enhet:

Det finns ett mycket nära samband mellan tyngdkraften som verkar på en massa av 100 g och SI-enheten av kraft, kallad newton (symbol: N). Vikten av en 100 g massa eller tyngdkraften som verkar på den är 0, 98 N. Därför är vikten av en 1 kg massa = 9, 8 N.