Voima ja vuorovaikutukset
Kun kappaletta työnnetään vakionopeudella, siihen kohdistuu neljä voimaa. Maa vetää kappaletta alaspäin kohti maapallon keskipistettä (paino [[$G$]]), pinta tukee kappaletta ja estää sitä vajoamasta (tukivoima [[$N$]]), kappaleen liikettä ylläpitävä työntövoima (voima [[$F$]]) sekä pinnan ja pohjan välinen liukukitka (kitka [[$F_\mu$]]).
Painolla ja kitkalla on määritelmät ja niiden suuruudet voidaan laskea aina määritelmiensä kautta (paino [[$G=mg$]], kitka [[$F_\mu = \mu N$]]). Sen sijaan tukivoima ja vetävä voima ovat tilannekohtaisia voimia, eikä niillä ole täsmällistä määritelmää. Vaakasuoralla pinnalla tukivoimasta tulee yhtä suuri kuin painosta, mutta jos kappaletta työntävä voima kohdistuu ylä- tai alaviistoon, muuttuu myös tukivoima. Tukivoiman suuruuteen vaikuttavat muut voimat ja sen suuruutta tarkastellaan aina tilannekohtaisesti.
Voima | Vuorovaikutus | Suunta |
---|---|---|
Paino, [[$G$]] | Maan ja kappaleen välillä | Kohti Maan keskipistettä |
Ilmanvastus, [[$F_i$]] | Kappaleen ja ilman välillä | Nopeudelle vastakkainen |
Pinnan tukivoima, [[$N$]] | Kappaleen ja pinnan välillä | Kohtisuoraan tukipintaa vastaan |
Narun jännitysvoima, [[$T$]] | Narun ja sen kiinnityskohdan välinen | Narun suuntainen |
Työtö- tai vetovoima, [[$F$]] | Kappaleen ja voiman vaikutuskohdan välillä | Riippuu tilanteesta |
Liukukitka, [[$F_\mu$]] | Kappaleen ja pinnan välillä, kun ne liukuvat toisiaan vasten | Pinnan suuntainen |
Lepokitka, [[$F_{\mu_0}$]] | Kappaleen ja pinnan välillä, kun ne eivät liiku toisiinsa nähden | Pinnan suuntainen |
Noste, [[$N$]] | Kappaleen ja väliaineen välillä | Poispäin Maan keskipisteestä |
Voima | Laki / lauseke |
---|---|
Paino, [[$G$]] (lähellä maanpintaa) | [[$G=mg$]] |
Ilmanvastus, [[$F_i$]] | Ei lauseketta lukiofysiikassa |
Pinnan tukivoima, [[$N$]] | Ei lauseketta, riippuu tilanteesta |
Narun jännitysvoima, [[$T$]] | Ei lauseketta, riippuu tilanteesta |
Työntö- tai vetovoima, [[$F$]] | Ei lauseketta, riippuu tilanteesta |
Liukukitka, [[$F_\mu$]] | [[$F_\mu = \mu N$]] |
Lepokitka, [[$F_{\mu 0}$]] | Suurin mahdollinen: [[$F_{\mu 0}=\mu_0N$]]. Ei lauseketta, mikäli ei ole suurimmillaan. |
Noste, [[$N$]] | [[$N=\rho Vg$]] |