Voima

author
1 minute, 47 seconds Read

Voima, mekaniikassa mikä tahansa vaikutus, joka pyrkii ylläpitämään tai muuttamaan kappaleen liikettä tai vääristämään sitä. Voiman käsite selitetään yleisesti Isaac Newtonin Principia Mathematica -teoksessa (1687) esittämien kolmen liikelain avulla. Newtonin ensimmäisen periaatteen mukaan kappale, joka on levossa tai liikkuu tasaisella nopeudella suorassa linjassa, pysyy tässä tilassa, kunnes siihen kohdistetaan jokin voima. Toisen lain mukaan kun kappaleeseen kohdistuu ulkoinen voima, se aiheuttaa kappaleeseen kiihtyvyyden (nopeuden muutoksen) voiman suuntaan. Kiihtyvyyden suuruus on suoraan verrannollinen ulkoisen voiman suuruuteen ja kääntäen verrannollinen kappaleessa olevan aineen määrään. Newtonin kolmas laki sanoo, että kun yksi kappale kohdistaa voiman toiseen kappaleeseen, toinen kappale kohdistaa yhtä suuren voiman ensimmäiseen kappaleeseen. Tämä vaikutuksen ja reaktion periaate selittää, miksi voima pyrkii deformoimaan kappaletta (eli muuttamaan sen muotoa) riippumatta siitä, aiheuttaako se kappaleen liikkeen vai ei. Kappaleen muodonmuutos voidaan yleensä jättää huomiotta, kun tutkitaan sen liikettä.

Koska voimalla on sekä suuruus että suunta, se on vektorisuuruus. Voimien esittäminen vektoreina merkitsee, että ne keskittyvät joko yhteen pisteeseen tai yhtä viivaa pitkin. Tämä on kuitenkin fysikaalisesti mahdotonta. Esimerkiksi rakenteen kuormitettuun komponenttiin kohdistuva voima aiheuttaa sisäisen voiman tai jännityksen, joka jakautuu komponentin poikkileikkaukseen. Painovoima jakautuu poikkeuksetta koko kappaleen tilavuuteen. Kun kuitenkin ensisijaisesti tarkastellaan kappaleen tasapainoa, on yleensä perusteltua ja kätevää olettaa, että voimat keskittyvät yhteen pisteeseen. Painovoiman tapauksessa kappaleen kokonaispainon voidaan olettaa keskittyvän sen painopisteeseen (ks. painovoima, painopiste).

Kahdella samaan pisteeseen samanaikaisesti kohdistuvalla voimalla on sama vaikutus kuin yhdellä vastaavalla voimalla. Resultanttivoima voidaan löytää rakentamalla parallelogrammi, jossa alkuperäiset voimavektorit muodostavat kaksi vierekkäistä sivua. Parallelogrammin lävistäjä antaa resultanttivektorin.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Fyysikot käyttävät voiman mittaamiseen newtonia, kansainvälisen järjestelmän (SI) yksikköä. Newton on voima, joka tarvitaan kiihdyttämään yhden kilogramman painoinen kappale yhden metrin sekunnissa sekunnissa. Kaavaa F = ma käytetään laskettaessa newtonien määrää, joka tarvitaan tietyn kappaleen nopeuden kasvattamiseen tai pienentämiseen. Niissä maissa, joissa käytetään vielä englantilaista mittajärjestelmää, insinöörit mittaavat voiman yleensä puntina. Yksi paunan voima aiheuttaa yhden paunan painoiselle kappaleelle kiihtyvyyden 32,17 jalkaa sekunnissa neliössä.

Similar Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.