Vuorovaikutus ja voima

2018-02-15T19:35:13+02:00

Vuorovaikutus

Oppilastyössä havaitsit, että saadaksesi metallikuulan liikkeelle sinun piti tönäistä sitä. Tällöin kuula oli silmänräpäyksen ajan vuorovaikutuksessa sormesi kanssa. Kun kuula oli saatu tasaiseen liikkeeseen, niin sen nopeuden ja suunnan muutos vaati uuden vuorovaikutuksen. Kun kuulan eteen laittaa viivoittimen, niin kuula on vuorovaikutuksessa viivoittimen kanssa ja pysähtyy. Kun kuulan lähettyville laittaa magneetin, niin kuula on magneetin kanssa vuorovaikutuksessa ja aiheuttaa liikkeen muutoksen.
Vuorovaikutus golfmailan ja -pallon välillä aiheuttaa golfpallon räjähtävän lähdön.

Vuorovaikutusta on kahta eri lajia: kosketus- ja etävuorovaikutusta.

Kosketusvuorovaikutuksessa vuorovaikuttavat kappaleet koskevat toisiaan. Esimerkiksi sinä olet oletettavasti tällä hetkellä kosketusvuorovaikutuksessa puhelimen tai tabletin kanssa.

Etävuorovaikutus ei tarvitse kosketusta. Esimerkiksi metallikuula on magneetin kanssa etävuorovaikutuksessa, kun kuula ja magneetti vetävät toisiaan puoleensa matkankin päästä.

Kompassi on magneettisessa etävuorovaikutuksessa Maan kanssa.

Voima

Kappaleiden välinen vuorovaikutus on molemminpuoleista. Samalla kun maapallo vetää sinua puoleensa, niin sinä vedät maapalloa puoleesi yhtä suurella voimalla.

Voima on fysiikan suure, joka kuvaa kappaleiden välisen vuorovaikutuksen suuruutta ja suuntaa. Voiman tunnus on [[$F$]] ja yksikkö on newton ([[$N$]]). Piirroksissa voimia kuvataan nuolilla, jotka antavat tietoa voiman suuruudesta ja suunnasta.
Laskuvarjohyppääjään vaikuttaa kaksi voimaa. Painovoima (punainen nuoli) vetää hyppääjää kohti maanpintaa ja ilmanvastus (sininen nuoli) jarruttaa hyppääjän putoamista.

Voimia on monia erilaisia ja usein kappaleeseen vaikuttaa useita voimia. Kaikkien kappaleiden, joilla on massa, välillä vaikuttaa painovoima. Maapallo vetää meitä massallaan puoleensa, mutta emme liiku sillä lattian tukivoima estää putoamisemme. Kitkavoima ja ilmanvastus estävät mopojamme kulkemasta kahtasataa, vaikka kuinka virittäisimme moottorin tuottamaan voimaa.

Paino

Maan pinnalla ihminen tuntee itsensä painavaksi, sillä Maa vetää painovoimallaan meitä puoleensa. Jos olisimme kaukana avaruudessa, niin olisimme painottomia, sillä mikään taivaankappale ei vetäisi meitä puoleensa.

Paino tarkoittaa kappaleeseen kohdistuvan painovoiman suuruutta. Näin ollen kappaleen paino riippuu siitä, onko kappale Maan pinnalla vaiko esimerkiksi Kuun pinnalla. Kappaleen massa on sama riippumatta siitä, missä kappale sijaitsee!

Kappaleen paino [[$G$]] voidaan laskea Maan putoamiskiihtyvyyden [[$g=10\frac{m}{s^2}$]] avulla kaavalla [[$$G=m\cdot g,$$]] missä [[$m$]] on kappaleen massa.

Esimerkki

Maan putoamiskiihtyvyys on [[$g_{maa}=10\frac{m}{s^2}$]] ja Kuun putoamiskiihtyvyys on [[$g_{kuu}=1,6\frac{m}{s^2}$]]. Henkilö, jonka massa on 65 kg, painaa Maassa [[$$G_{maa}=m \cdot g_{maa}=65kg \cdot 10\frac{m}{s^2}=650 \ N$$]] ja Kuussa henkilön paino on [[$$G_{kuu}=m \cdot g_{kuu}=65kg \cdot 1,6\frac{m}{s^2}=104 \ N.$$]]
Henkilön paino on siis alle kuudesosan Kuun pinnalla verrattuna painoon Maan pinnalla!

3. Vuorovaikutus ja voima

Vuorovaikutus ja voima