Siła

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy wielkości fizycznej. Zobacz też: inne znaczenia.
Siła
Rodzaj wielkości wektorowa
Wymiar \mathrm{\frac{M \cdot L}{T^2}}
Gdzie: M\, - masa, L\, - długość, T\, - czas
Typowy symbol wielkości F\,
Typowe jednostki niuton (w układzie SI), dyna (w układzie CGS), kilogram-siła (w ciężarowym układzie jednostek miar)
Mechanika klasyczna
Rownia tarcie.svg
\mathbf F = \frac{\mathrm d\mathbf p}{\mathrm dt}
II zasada dynamiki Newtona
Wprowadzenie
Historia
Aparat matematyczny
Koncepcje podstawowe
Przestrzeń · Czas · Prędkość · Szybkość · Masa · Przyspieszenie · Grawitacja · Siła · Popęd · Moment siły / Moment / Para sił · Pęd · Moment pędu · Bezwładność · Moment bezwładności · Układ odniesienia · Energia · Energia kinetyczna · Energia potencjalna · Praca · Praca wirtualna · Moc · Zasada d’Alemberta
Znani uczeni
Isaac Newton · Jeremiah Horrocks · Leonhard Euler · Jean le Rond d’Alembert · Alexis Clairaut · Joseph Louis Lagrange · Pierre Simon de Laplace · Henri Poincaré · Pierre Louis Maupertuis · William Rowan Hamilton · Siméon Denis Poisson

Siławektorowa wielkość fizyczna będąca miarą oddziaływań fizycznych między ciałami.

Jednostką miary siły w układzie SI jest niuton [N]. Nazwa tej jednostki pochodzi od nazwiska wybitnego fizyka Isaaca Newtona. W układzie CGS jednostką siły jest dyna. W układzie ciężarowym jednostką siły jest kilogram-siła [kgf][1] (lub [kG], inaczej kilopond [kp]).

Siła ma wartość 1 N, jeżeli nadaje ciału o masiekg przyspieszeniem/s².

Definicja[edytuj | edytuj kod]

Siłę przedstawia chwilową szybkość zmiany pędu p w czasie t:

\overrightarrow  F = {\delta\overrightarrow p \over \delta t}

z uwagi na wektorowy charakter siły można by też powiedzieć, że siła przedstawia chwilową prędkość zmiany pędu w czasie. Siły opisują oddziaływania, w których zastosowanie powyższej definicji nie jest oczywiste. W przypadku oddziałynia siłą na obiekt, może nastąpić deformacja obiektu (np ugięcie się piłki do koszykówki), bez jego przemieszczenia . Wówczas powyższa definicja znajduje zastosowanie do opisu poszczególnych fragmentów tego obiektu. Warto zwrócić uwagę, że działając siłą na ciało trudno ulegające odkształceniom trudno odnieść wrażenie by jakakolwiek jego część się poruszała. Jednakże odkształcenie, a tym samym chwilowa zmiana pędu fragmentów ciała, następuje. Jest ona jedynie trudno obserwowalna - poszczególne atomy ciała zbliżają się wówczas do siebie, co powoduje powstanie sił odpychających, które szybko równoważą przyłożoną siłę.

Do ścisłej matematycznej definicji siły w kontekście mechaniki Newtonowskiej należy użyć pochodnej:

 F  = {\delta\overrightarrow  p \over \delta t}

Korzystając z definicji pędu, zgodnie z mechaniką Newtonowską, można zapisać wzór wiążący siłę z przyspieszeniem a i masą m

\overrightarrow F = {d(m\overrightarrow v) \over dt} = m{d\overrightarrow v \over dt} + \overrightarrow v{d m \over dt}

gdzie v jest prędkością ciała. Wzór ten można zapisać w postaci

\overrightarrow F =m{\overrightarrow a } + \overrightarrow v{d m \over dt}

Jeżeli masa ciał nie zmienia się, drugi wyraz znika i wzór redukuje się do

\overrightarrow F = m{d\overrightarrow v \over dt}       \overrightarrow F = m\overrightarrow a

Siła zachowawcza[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: siła zachowawcza.

Jest to siła, dla której można określić potencjał V, z którym związana jest energia potencjalna U. Związek siły z energią potencjalną wyraża wzór

\overrightarrow{F} = - \nabla U

Do układów w których za oddziaływania odpowiedzialne są tylko takie siły, stosuje się zasada zachowania energii mechanicznej.

Siła centralna[edytuj | edytuj kod]

Jest to siła, której wartość zależy tylko od odległości od źródła, oraz która działa w kierunku do lub od jej źródła. Gdy źródło znajduje się w początku układu, to siłę centralną można zapisać w postaci

\overrightarrow F = F(r) \hat r

gdzie F(r) określa wartość siły a wektor \hat r jest wersorem wektora położenia  \overrightarrow r, dla środka układu współrzędnych dobranego w środku źródła siły.

Siły centralne zawsze są zachowawcze, mają potencjał zależny tylko od odległości od środka układu współrzędnych. Ciała na które oddziałują jedynie siły zachowawcze, posiadają stały momentu pędu, liczony względem środka układu współrzędnych.

Siłami centralnymi są np. siła grawitacji kuli lub siła elektrostatyczna ładunku punktowego.

Przypisy

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło siła w Wikisłowniku