Erőtörvények a mechanikában
Gravitációs erő:
1687 Newton kidolgozza a gravitáció elméletét
Két test kölcsönösen vonzza egymást. a vonzó erő egyenesen arányos a két test tömegével és fordítottan arányos a két test közötti távolság négyzetével.
1798-ban Cavendish megmérte az arányossági tényezőket: γ = 6,67×
A testek két tömege:
A gravitációs törvényben szereplő és más jellegű mennyiségek mint a korábban megismert tehetetlen tömeg. Az itt szereplő mennyiség az úgynevezett súlyos tömeg.
Tehetetlen tömeg: a testek tehetetlenségének mértéke. Azt mutatja meg, hogy a test hogyan áll ellen az erő gyorsító hatásának.
Súlyos tömeg: a testek gravitációs vonzóerejét jellemző mennyiség.
Nehézségi erő: kis magasságok esetén az m tömegű testre a Föld által kifejtett gravitációs vonzóerő nagysága:
Súrlódás:
Csúszási súrlódás: Ha a súrlódó felületek elmozdulnak egymáshoz képest, azaz van relatív (egymáshoz viszonyított) sebességük.
a csúszási súrlódási erő függ:
- az érintkező felületek minőségétől
- a felületeket összenyomó erőtől
nem függ:
- a mozgatási sebességtől
- az érintkező felületek nagyságától
a csúszási súrlódási erő egyenesen arányos a felületeket összenyomó erővel
neve: csúszási súrlódási együttható, jele:µ
Iránya a sebességgel ellentétes.
Tapadási súrlódás: Ha a súrlódó felületek nem mozdulnak el egymáshoz képest.
Ahogy növeljük a húzóerőt, úgy növekszik a tapadásból származó, úgynevezett tapadási súrlódási erő (). Amikor a húzóerő elér egy bizonyos határértéket a test megcsúszik. Ettől a pillanattól kezdve a tapadási súrlódási erő megszűnik. Ennek a maximális tapadási súrlódási erőnek a neve:
A tapadási súrlódási erő maximuma (a csúszási súrlódási erőhöz hasonlóan) egyenesen arányos a nyomóerővel.
Az arányossági tényező neve: tapadási súrlódási együttható
jele:
Közegellenállás:
A közegellenállási erő függ:
- a közeg sűrűségétől
- a homlokfelület nagyságától
- a test alakjától
- a test közeghez viszonyított sebességétől
Homlokfelület: a sebesség irányára merőleges legnagyobb kiterjedésű metszete a testnek.
Viszonylag nagy sebességek esetén a közegellenállási erő a test sebességének négyzetével egyenlő.
Kis sebességek esetén:
c – alaktényező
A – homlokfelület
Kis sebességek esetén, ha a közegben mozgó test alakja gömb, akkor:
η – viszkozitás (egy közegre jellemző állandó)
Rugó erő:
A rugóerő nagysága egyenesen arányos a rugó megnyúlásának nagyságával.
A rugóerő és a rugó megnyúlása ellentétes irányúak.
Az arányossági tényező neve: rugóállandó
jele: D
mérték egysége:
Azt mutatja meg, hogy mekkora erő hatására nyúlik meg a rugó egységnyivel.
Rugók különböző kapcsolása:
Egymás mellett elhelyezett rugók (párhuzamos kapcsolás)
Egymás után elhelyezett rugók (soros kapcsolás)
Szabad erő: Olyan erőhatás, amely nem korlátozza a test mozgásának lehetséges pályáját.
pl.: Nehézségi erő nem kényszeríti a testet kötött pályára. A nehézségi erő hat a testre akkor is, ha az alá van támasztva, ekkor a tartóerő korlátozza a test lehetséges pályáját. Még a függőlegesen lefelé eső testre is hat a nehézségi erőn kívül a közegellenállási erő, mely módosíthatja a test pályáját.
Kényszer erő: Akkor lépnek fel, amikor egy test mozgását egy másik test (úgynevezett kényszer) valamilyen kötött pályára kényszeríti.
A kényszer erő mindig merőleges a kényszer felületére, vagy görbéjére.
pl.: Lejtőn lecsúszó test esetében a tartóerő. A testet a gravitáció készteti mozgásra, de a lejtő által kifejtett tartóerő kényszeríti kötött pályára.
Ingában a fonál végére erősített testet a fonálban ébredő kötélerő kényszeríti kötött pályára.
