O forță este o împingere sau o tracțiune.
Forța are atât mărime, cât și direcție și se măsoară în newtoni (N). Mai multe forțe pot acționa simultan asupra aceluiași obiect. Adunarea lor ținând cont de direcții dă forța rezultantă, sau netă.
O forță rezultantă nenulă produce accelerație: o modificare a vitezei vectoriale. Aceasta poate însemna creșterea vitezei, încetinire sau schimbarea direcției.
Masa și greutatea sunt diferite.
Masa descrie inerția și se măsoară în kilograme (kg). Greutatea este forța gravitațională care acționează asupra acelei mase. Lângă suprafața Pământului, greutatea este aproximativ masă × 9.81 N/kg.
O masă de 100 kg are, așadar, o greutate de aproximativ 981 N. Masa sa nu se schimbă când un ascensor începe să se miște, deși forța de susținere care acționează asupra ei se poate schimba.
Comparați forțele asupra unui singur obiect.
- Susținere în susCablul sau platforma exercită o forță.
- Greutate orientată în josGravitația trage obiectul în jos.
- Forță rezultantăDiferența determină accelerația.
Dacă acționează numai greutatea și forța de susținere în sus, susținerea trebuie să fie de 981 N pentru ca forțele să fie echilibrate.
Echilibrat nu înseamnă neapărat oprit.
Când forța rezultantă este zero, viteza rămâne constantă. Un obiect poate rămâne în repaus sau poate continua să se miște uniform în linie dreaptă. Prin urmare, o deplasare constantă în sus nu necesită o forță rezultantă în sus.
Pentru accelerare în sus, forța ascendentă trebuie să depășească forța descendentă. Pentru a încetini un obiect care urcă, forța rezultantă acționează în jos.
O contragreutate reduce un dezechilibru.
Contragreutatea unui ascensor cu tracțiune compensează o parte din greutatea de pe partea cabinei. Echilibrul se schimbă când pasagerii intră și ies; sistemul nu este perfect echilibrat la orice sarcină.
Chiar când forțele gravitaționale se echilibrează, deplasarea sistemului implică accelerarea masei și depășirea pierderilor. Contragreutatea nu face cabina lipsită de greutate.
O privire mai atentă
A doua lege a lui Newton este F = ma pentru masă constantă. Într-un model vertical simplificat, susținerea minus greutatea este egală cu masa înmulțită cu accelerația în sus. Aceasta explică de ce forța de susținere simțită de pasageri variază la accelerare, nu pe tot parcursul fiecărei urcări sau coborâri.
Verificați ce ați înțeles
Pot fi echilibrate forțele care acționează asupra unui ascensor ce urcă cu viteză constantă?
Arată explicația
Da. Viteza vectorială constantă înseamnă accelerație zero, deci forța rezultantă este zero. Pornirea sau oprirea necesită o schimbare a acestui echilibru.
Lecturi suplimentare.
Lecturi opționale pentru aprofundarea acestei lecții.
- OpenStax: forță rezultantă, masă și greutate
Secțiunea 4.3 explică ce forțe aparțin unei diagrame de corp liber, apoi separă masa de greutate. Începeți cu Figura 4.5 și calculul greutății înainte de exemplele mai lungi.