Voima

Vuorovaikutus

Aiemmin olemme pohtineet liikkeeseen liittyviä ilmiöitä, kuten nopeutta ja kiihtyvyyttä. Nyt olisi tarkoitus selvittää mistä liike aiheutuu.
  • Liiketila: kappaleen liike tietyllä ajanhetkellä
  • Liiketila voi muuttua ainoastaan vuorovaikutuksen seurauksena

  • Vuorovaikutus
    • Etävuorovaikutus: kappaleet vuorovaikuttavat koskettamatta toisiaan
      • esim. gravitaatio (painovoima), sähköinen vv., magneettinen vv.
    • kosketusvuorovaikutus: kappaleiden liiketila muuttuu kosketuksen tuloksena
      • lintu lentää (ilmamolekyylit), uimari (vesimolekyylit)

Voima

  • vuorovaikutuksesta aiheutuu voima
    • tunnus F, yksikkö 1 N (newton)

  • voima vaikuttaa aina molempiin vuorovaikuttaviin kappaleisiin
    • voima ja sen vastavoima

  • Kokonaisvoima on kaikkien kappaleeseen vaikuttavien voimien yhteisvaikutus (eli summa)
  • Fysiikassa kappaleeseen vaikuttavia voimia kuvataan usein vapaakappalekuvalla (google)

Paino

  • Paino, eli kappaleeseen vaikuttava painovoima on eri asia kuin kappaleen massa!
    • Paino aiheutuu gravitaatiovuorovaikutuksesta, eli siitä että kaikki kappaleet joilla on massaa, vetävät toisiaan puoleensa.
    • Esim. maapallolla kappaleen paino tarkoittaa voimaa, jolla maapallo vetää kappaletta puoleensa
      • (myöhemmin opimme, että kappale vetää maapalloa puoleensa aivan yhtä suurella voimalla, mutta maapallo ei suuren massansa vuoksi juurikaan liikahda!)
  • Paino (eli siis painovoima) lasketaan kaavalla
    [[$ G=m \cdot g $]]​

  • esim. 1: Henkilön massa on 70 kg kuinka suuri paino häneen kohdistuu? (eli kuinka suurella voimalla maa vetää häntä puoleensa?)
    • [[$ G=mg=70kg \cdot 10 m/s^2 = 700 N $]]​
    • yksikkö newton on sovittu olevan sama asia kuin [[$ kg \cdot m/s^2 $]]​ koska se on helpompi kirjoittaa

  • esim. 2:
    a) Kuinka paljon edellinen henkilö painaisi kuussa? (kuun putoamiskiihtyvyys on 1,62 m/s^2)
    b) Mikä olisi henkilön massa kuussa?

    • a) [[$ G=mg=70kg \cdot 1,62 m/s^2 = 113,4 N \approx 113 N $]]​
    • b) Henkilön massa olisi kuussa edelleen 70 kg (massa ei riipu mittauspaikasta!) Olo ehkä kevenisi, mutta se johtuu nimenomaan painovoimasta!
Lisää samasta aiheesta sivulla Massa ja paino(voima)
mm. massan ja painon ero!
​

Newtonin lait

Newtonin I laki
  • eli jatkavuuden laki
  • Kappale jatkaa suoraviivaista liikettä vakionopeudella (tai pysyy levossa) jos siihen ei vaikuta ulkoisia voimia (tai kokonaisvoima on nolla)
    • eli kappaleen liiketila ei muutu ilman voiman vaikutusta

Newtonin II laki
  • eli dynamiikan peruslaki
  • Kappaleeseen vaikuttava kokonaisvoima F antaa kappaleelle kiihtyvyyden a
  • F = ma
Newtonin III laki
  • eli voiman ja vastavoiman laki
  • Kaksi kappaletta vaikuttavat toisiinsa yhtä suurilla, mutta vastakkaisilla voimilla