Mūsų aplinkoje veikia įvairios jėgos. Jos priverčia kūnus judėti arba sustoti, greitėti arba lėtėti, kristi, keisti judėjimo kryptį. Mūsų kūną veikia ne tik išorinės jėgos, bet ir jame vykstantys procesai, būdingi tam tikram amžiaus tarpsniui, pavyzdžiui, paauglystei.
Jėga kasdieniame gyvenime
Terminą „jėga“ vartojame kasdien. Kartais žmonės kalba apie gamtos jėgas, pavyzdžiui, uraganus, Žemės drebėjimus, potvynius, sausras, o kartais – apie savo ar kito žmogaus jėgą, pavyzdžiui, kiek galiūnui reikia jėgos, kad išjudintų sunkvežimį.
Vienas kūnas, veikiamas kito kūno, gali pradėti judėti, sustoti, pakeisti judėjimo greitį ar kryptį. Paprastai nenurodoma, koks kūnas ir kaip veikia nagrinėjamą kūną, tik sakoma, kad kūną veikia jėga.
Jėga
Jėgà – dydis, apibūdinantis dviejų kūnų sąveiką, t. y. vieno kūno poveikį kitam kūnui, kai jie vienas kitą stumia arba traukia (5.1.1 pav.). Durų atidarymas arba uždarymas, gumos ištempimas, kamuolio metimas ar spyrimas – visiems šiems veiksmams atlikti reikia jėgos.
Jėga gali keisti kūno greitį, judėjimo kryptį ir net formą. Ji žymima raide F. Jėgos matavimo vienetas yra niùtonas:
[F] = 1 N.
Šis vienetas pavadintas anglų fiziko Izaoko Niutono (Issac Newton, 1643–1727) (5.1.2 pav.) garbei. Naudojamas ir didesnis jėgos matavimo vienetas kiloniùtonas (1 kN).
Dėmesio!
1 kN = 1 000 N;
1 N = 0,001 kN.
Tai įdomu!
Pasakojama, kad Izaoką Niutoną Žemės gravitacija (trauka) sudomino tada, kai nuo obels atitrūkęs obuolys nukrito jam ant galvos. Tai įkvėpė mokslininką tyrinėti kūnų traukos dėsningumus.
Norint pakeisti skirtingų kūnų greitį, reikia skirtingo dydžio jėgos. Pavyzdžiui, paspirtukui išjudinti reikia mažesnės jėgos nei motociklui.
Jėga turi skaitinę vertę ir kryptį. Nors jėgų negalime matyti, jų poveikį galime stebėti ir išmatuoti.
Jėgų rūšys
Jėga gali veikti kūnus dviem būdais: tiesiogiai arba per atstumą. Kai du kūnai susiliečia, jėga atsiranda dėl tiesioginio kontakto. Per atstumą veikianti jėga atsiranda net ir nesant tiesioginės kūnų sąveikos. Taigi jėgas pagal poveikį galime suskirstyti į kontaktines ir nekontaktines (5.1.3 pav.).
Kontaktinės jėgos – tai jėgos, kai du kūnai veikia vienas kitą liesdamiesi. Kontaktinių jėgų rūšys: trinties jėga, tempimo jėga, normalinė jėga, oro pasipriešinimo jėga, veikiančioji jėga, tamprumo jėga.
Trinties jėgà – tai jėga, atsirandanti vienam kūnui judant kito paviršiumi, pavyzdžiui, knygai slystant stalviršiu, rutuliukui riedant grindimis. Ši jėga būna nukreipta judėjimui priešinga kryptimi, todėl stabdo judančius kūnus.
Tempimo jėgà – tai jėga, atsirandanti, kai kūnas yra stipriai traukiamas priešingoje pusėje. Jėga tokiu atveju perduodama per stygą, virvę, lyną ar laidą. Puikus šios jėgos pavyzdys yra kilimas lyno keltuvu arba kopimas į kalną naudojant virvę.
Normãlinė jėgà – tai jėga, veikianti kūną, kuris liečiasi su kitu nejudančiu (stabiliu) kūnu. Paprastai ši jėga veikia horizontaliai tarp dviejų besiliečiančių kūnų. Šios jėgos pavyzdys – ant stalo gulinti knyga arba ant kėdės sėdintis žmogus.
Óro pasipriešinimo jėgà – tai jėga, kuria oras priešinasi kūno judėjimui ir jį stabdo. Šios jėgos pavyzdys – lėktuvo, parašiuto, automobilio, dviračio, krintančio lapo judėjimas.
Veikiančioji jėgà – tai jėga, kuria kūnas stumiamas arba traukiamas. Šia jėga veikia žmogus arba bet koks kitas kūnas, pavyzdžiui, asmuo, stumiantis kėdę į kitą kambario pusę.
Tamprùmo jėgà – tai jėga, atsirandanti tempiant arba spaudžiant kūną, pavyzdžiui, spyruoklę. Spyruoklė yra tamprus metalinis įtaisas, kuris patrauktas ar suspaustas grįžta į pradinę padėtį. Tamprumo jėgos pavyzdys – batutuose, kalnų dviračiuose, automobiliuose įmontuotos spyruoklės.
Nekontaktinės jėgos – tai tokios jėgos, kurios atsiranda, kai du kūnai fiziškai nesiliečia vienas su kitu, tačiau geba stumti arba traukti vienas kitą. Per atstumą veikiančios jėgos: gravitacijos jėga, elektrostatinė jėga ir magnetinė jėga.
Gravitãcijos (visúotinės traukõs) jėgà – tai kūnų, turinčių masę, tarpusavio traukos jėga. Tiek didžiuliai kūnai – Žemė, Mėnulis ir pan., tiek maži – žmonės, medžiai, akmenys – traukia vieni kitus.
Elektrostãtinė jėgà – tai jėga, kuri yra tarp visų krūvį turinčių dalelių. Krūvis yra fizikinis dydis, apibūdinantis elektros energijos kiekį, kurį neša krūvį turinčios dalelės, pavyzdžiui, elektronai neša neigiamąjį krūvį, o protonai – teigiamąjį. Būtent šią jėgą matote įjungę lempą tamsioje patalpoje arba plaukams įsielektrinus šaltą žiemos dieną.
Magnètinė jėgà – traukos arba stūmos jėga, veikianti tarp kūno ir magneto. Kiekvienas magnetas turi šiaurinį (N) ir pietinį (S) polius. Magnetinė jėga atsiranda tarp šių polių. Priešingi poliai traukia vienas kitą, o tie patys – stumia. Magnetas traukia ir kai kurias medžiagas. Šį reiškinį galima stebėti, pavyzdžiui, geležines vinis dedant šalia magneto.
Tai įdomu!
Trys Niutono dėsniai
Kūnų judėjimo dėsningumus aprašo trys Niùtono dėsniai. Šiais dėsniais aiškinamas ir prognozuojamas kūnų judėjimas.
Pirmasis Niutono dėsnis (5.1.4 pav.) teigia, kad bet koks judantis kūnas ir toliau judės ta pačia kryptimi ir greičiu, jei jo neveiks jokia kita jėga.
Antrasis Niutono dėsnis (5.1.5 pav.) teigia, kad kuo didesnė kūno masė, tuo daugiau jėgos prireiks kūnui pagreitinti. Pagreitis, kurį įgauna kūnas, yra tiesiogiai proporcingas jėgai, kuri jį veikia, ir atvirkščiai proporcingas masei. Šis dėsnis išreiškiamas matematine formule F = m · a, čia F yra jėga (N), m – masė (kg), o a – pagreitis (m/s2).
Trečiasis Niutono dėsnis (5.1.6 pav.) teigia, kad kiekvienam veiksmui yra atitinkamai lygi pasipriešinimo reakcija. Visada veikia dvi tos pačios jėgos. Jėgai A veikiant kūną B, kūnas B taip pat yra veikiamas jėgos B, kuri yra lygi ir priešinga jėgai A.
Klausimai ir užduotys
- Nurodykite, ką vadiname jėga.
- Sugalvokite pavyzdžių, rodančių, kad kūno, kurį veikia kitas kūnas, greitis kinta.
- Pasirinkite vieną iš jėgų ir išanalizuokite, kaip ji veikia kūnų judėjimą.
- Palyginkite kontaktines ir nekontaktines jėgas ir nurodykite bent du skirtumus.
- Paaiškinkite, kaip kasdien veikia įvairios jėgos. Pasirinkite tris skirtingas kasdienes situacijas, kuriose veikia jėga. Pavyzdžiui, automobilis pradeda važiuoti, važiuoja ir sustoja; kamuolys metamas į orą; žmogus pakelia daiktą. Aprašykite, kokios jėgos veikia kiekvienoje situacijoje, ir paaiškinkite, kaip jos veikia kūnų judėjimą. Pateikite grafiką, schemą arba paprastą aprašymą.
Ko išmokome?
- Jėga – tai dydis, nusakantis, kaip vienas kūnas veikia kitą kūną.
- Jėgos matavimo vienetas yra niutonas (N).
- Jėgos skirstomos į kontaktines (trinties, tempimo, normalinę, oro pasipriešinimo, veikiančiąją, tamprumo) ir nekontaktines (gravitacijos, elektrostatinę, magnetinę).
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"