| home |
En kraft är en vektorstorhet. Den har både riktning och storlek. Krafter mäts i Newton [N] uppkallat efter fysikern Isaac Newton (1642 - 1727)
0. Om två krafter har samma riktning kan de adderas som tal. 5N + 3N = 8N.
Om krafterna har motsatta riktningar: 5N + 3N + (-2N) = 6N i samma riktning som kraften 5N.
Har krafterna andra riktningar måste de adderas som vektorer. Detta kan ske på minst 3 olika sätt.
1. Den andra kraftens början placeras på den första kraftens spets. Summan blir en kraft som går från den första kraftens början till den andra kraftens spets.
2. De båda kraftpilarnas början placeras ihop. En parallellogram ritas med kraftpilarna som sidor. Den resulterande kraften börjar på de båda krafternas början och slutar i motstående hörn på parallellogrammen.
Med koordinatsystem
3. Ritas de båda kraftpilarna i ett koordinatsystem kan varje kraftpil uppdelas i komposanter parallella med koordinataxlarna. Dessa komposanter kan sedan adderas som tal (se 0.) Kraftresultanten blir sedan summan av kraftkomposanterna.
x-led:
F1 har komposanten F1x = 3 och F2 har komposanten F2x = -1. Deras summa blir Fresultant-x = 3 + (-1) = 2
y-led:
F1 har komposanten F1y = 2 och F2 har komposanten F2y = -3. Deras summa blir Fresultant-y = 2 + (-3) = 1
På motsvarande sätt som krafter kan adderas kan de delas upp i delar eller komposanter. Man väljer två riktningar som kraften ska delas upp i. Bäst blir om de två riktningarna är vinkelräta mot varandra.
Exempel
En klots ligger på ett lutande plan. Dela upp tyngdkraften i två komposanter, den ena längs med planet och den andra vinkelrät mot planet.
Tyngden är nu diagonalen i den rektangel som har sina sidor parallella med planet och vinkelräta mot planet. Kraftkomposanterna utgörs nu av rektangelns sidor. Genom att mäta dessa längder kan man bestämma kraftkomposanternas storlek.
Exempel
En tyngd hänger stilla i två linor. Tyngden motverkas av krafter i linorna vars resultant är lika stor och motsatt riktad tyngdkraften. Tyngdens motkraft delas upp i två komposanter i linornas riktningar.
Tyngdens motkraft är diagonalen i den parallellogram som bildas av linorna och linjer parallella med dessa. Krafterna i linorna blir sidorna i parallellogrammen.
En kraft kan delas upp i rätvinkliga komposanter med hjälp av likformighet och Pythagoras sats.
a² = b² + c²
13² = 12² + 5²
Triangeln med sträckor är likformig med triangeln med krafter. Det går då att räkna ut krafterna x och y.
x / 5m = 65N / 13m
x = 65N · 5m / 13m = 25N
y / 12m = 65N / 13m
y = 65N · 12m / 13m = 60N
Om kraften bildar vinkeln α med en riktning kan kraftens komposant i denna riktning beräknas med cosinus för vinkeln.
x-riktning Fx = F cos α
y-riktning Fy = F sin α
Varje kraft har alltid en motkraft som är lika stor men motsatt riktad.
En klots som ligger stilla på ett bord dras mot jorden av tyngdkraften. Bordet påverkar klotsen med en normalkraft som är riktad uppåt.
En vikt som hänger i två linor dras mot jorden av tyngdkraften. Linorna i sin tur drar med krafter i linornas riktning. Resultanten till linkrafterna är lika stor som tyngden men motsatt riktad.
Ett föremål som har konstant hastighet eller är i vila påverkas av krafter vars summa är noll.
Adderar man alla krafter som verkar på ett föremål och summan blir noll kommer föremålet att ha konstant hastighet eller befinna sig i vila (vila = konstant hastighet som är 0 m/s).
Ett föremål som släpps faller till marken. Föremålet påverkas av jordklotets massa, gravitationen. Alla kroppar dras mot varandra. Kraften beror av föremålets massa och g-konstanten. På jorden är g-konstanten g = 9.82 N/kg. Vid ekvatorn är detta värde något mindre och vid polerna något större beroende på jordklotets rotation.
Ett föremål med massan m får tyngden F där
F = m · g
Tyngden eller tyngdkraften på ett föremål som väger 1 kg blir då 9.82 N.
Värdet på g beror på jordklotets massa och radie. Värdet på g varierar då på olika planeter. På månen är g bara 1/6 av värdet på jorden.
När två föremål kommer i kontakt med varandra uppstår friktion genom att atomerna i de båda föremålen hakar i varandra. Glider ett föremål mot ett annat kommer det att uppstå friktionskrafter som motverkar rörelsen. Friktionskraften bromsar.
Tack vare friktionen kan vi röra oss på jorden ganska fritt. Utan friktion skulle vi fortsätta med konstant hastighet i den riktning vi har utan att kunna bromsa.
Friktionskraften beror på dragkraften. Vid jämvikt är friktionskraften lika stor som dragkraften. Ökar föremålets hastighet är dragkraften större än friktionskraften, minskar hastigheten är den mindre.
Friktionskraften beror på normalkraften. Ju större normalkraft desto större kan friktionskraften bli. Friktionskraften kan aldrig få ett föremål att röra sig, den är alltid bromsande.
Friktionstalet μ även kallad friktionskoefficient är förhållandet mellan friktionskraft Ff och normalkraft FN.
μ = Ff / FN
Exempel
En klots glider med konstant hastighet nedför att lutande plan. Tyngdkraften delas upp i två komposanter, en längs planet och en vinkelrätt mot planet.
Normalkraften från planet på klotsen är då lika stor som tyngdens komposant vinkelrätt mot planet och motsatt riktad.
Komposanten av tyngdkraften längs med planet är lika stor som friktionskraften och motsatt riktad.
Friktionstalet μ = Friktionskraft / Normalkraft.
För att minska friktionskrafterna i hjullager kan man använda smörjmedel som gör att de båda ämnena inte kommer i kontakt med varandra utan det finns ett tunnt lager med smörjmedel emellan. Ett annat sätt är att sätta in kullager där kulorna rullar istället för glida, vilket minskar friktionen. Svensken Sven Wingqvist (1876 - 1953) uppfann kullagret.
| home |