Back to the topics list

sila

Kada guramo, vučemo, udaramo, podižemo, bacamo, trzamo, udaramo, beremo, stiskamo, pritišćemo, napuhujemo, otvaramo i zatvaramo predmet, kažemo da je na predmet primijenjena sila. Ove radnje nisu ništa drugo nego primjena sile. Kakav god bio način primjene sile, postoje samo dvije vrste –

• Gurnuti
• Vuci

Vanjski agens koji proizvodi gibanje u tijelu ili mijenja postojeće stanje gibanja u tijelu naziva se sila.

Primjeri guranja

• Guramo vrata da ih zatvorimo ili otvorimo
• Guramo kolica u trgovini
• Guramo kutiju preko sobe

Primjeri povlačenja

• Podignemo kantu vode
• Povlačimo vrata hladnjaka da ih otvorimo
• Privlačimo stolicu da sjednemo

Koristimo silu da hodamo, podignemo bilo koji predmet, bacimo bilo što, pomaknemo predmet s njegovog mjesta itd. Ukratko, sila je prisutna u svakoj aktivnosti koju radimo. Primjenom sile obično pokrećemo bilo što ili mirujemo, ali ne uvijek. Na primjer, ako primijenimo silu na zid, on se ne pomiče.

Točka na tijelu u kojoj djeluje sila zove se točka primjene sile.

Pravac povučen kroz točku djelovanja sile u smjeru djelovanja sile naziva se linijom djelovanja sile.

Učinci sile

Sila ima mnoge učinke na objekte na koje se primjenjuje. Sila se može procijeniti prema različitim učincima koje može proizvesti na objekt na koji se primjenjuje.

1. Sila uzrokuje gibanje – Sila može pokrenuti nepokretni objekt pod uvjetom da nema druge sile koja sprječava gibanje. To znači da kada se na nepomični objekt primijeni odgovarajuća količina sile, tada se objekt počinje kretati u smjeru sile. Promjena položaja objekta naziva se gibanje. Na primjer, kada guramo bilo koji autić, on se pomiče, ili kutiju koja leži na podu možemo pomaknuti gurajući je, odnosno primjenom sile na nju. Dakle, kada se primijeni sila, nepokretni objekt se pokreće ili sila mijenja položaj nepokretnog objekta.
2. Sila mijenja brzinu – Brzina tijela koje se kreće može se mijenjati djelovanjem sile na njega – davanjem sile na papučicu gasa može se povećati brzina automobila koji se kreće, a kočenjem brzina se može smanjiti ili na kraju čak zaustaviti auto u pokretu. Kada primijenimo silu u istom smjeru kao i smjer gibanja, brzina se povećava. Kada primijenimo silu u suprotnom smjeru od smjera gibanja, brzina se smanjuje.
3. Zaustavljanje gibanja silom – To znači da kada primijenimo silu u suprotnom smjeru od gibanja, ona može dovesti pokretni objekt u stanje mirovanja. Na primjer, automobil u pokretu može se zaustaviti kočenjem. Kada loptu koja nam je bačena pokušamo zadržati silom većom od sile kojom dolazi, ona se zaustavlja.
4. Sila mijenja smjer – Kada se sila primjenjuje pod kutom na pokretni objekt, ona mijenja smjer pokretnog objekta. Na primjer, u igri tenisa, kada igrač udari lopticu nazad igraču na suprotnoj strani, sila primijenjena na lopticu mijenja svoj smjer. Automobil koji se kreće mijenja smjer kada se na njegov upravljač primijeni sila koja ga okreće. U nogometnoj igri igrači mijenjaju smjer kretanja nogometa udarajući loptu nogom pod kutom.
5. Sila mijenja oblik – Kada se na predmet primijeni sila, njegov oblik i veličina se mijenjaju. Na primjer, kada se napuhani balon pritisne, primijenjena sila mijenja njegov oblik. Kada se čvrsti blok stijene udari čekićem, sila koju primjenjuje čekić mijenja svoj oblik kako bi se napravio kip. Kada stisnemo plastičnu bocu vode, primijenjena sila mijenja njezin oblik i veličinu.

Karakteristike sile

• Sila je posljedica interakcije najmanje dva objekta
• Može promijeniti stanje gibanja objekta
• Može promijeniti oblik predmeta
• Sile primijenjene na objekt u istom smjeru zbrajaju se jedna s drugom i rezultanta je isti smjer
• Kada se sile primjenjuju na objekt u suprotnom smjeru, tada je njihova rezultanta ili neto sila razlika između tih suprotnih sila, a njen rezultirajući smjer isti je kao smjer veće sile.
• Ako su dvije sile koje djeluju na tijelo jednake po veličini, ali suprotnog smjera, tada je ukupna sila koja djeluje na tijelo jednaka nuli.
• To je vektorska veličina, stoga je treba specificirati davanjem veličine i smjera.
• Ako se promijeni veličina ili smjer ili oboje, mijenja se i učinak sile.
  

Vrste sila:

• Uravnotežene protiv neuravnoteženih sila
• Sile koje djeluju na objekt mogu biti uravnotežene ili neuravnotežene.
• Uravnotežene snage
  

Uravnotežene sile su one kod kojih je rezultat primijenjenih sila jednak nuli. One ne uzrokuju nikakvu promjenu u stanju objekta na koji se primjenjuju, tj. objekt na koji djeluje sila ne mijenja stanje iz gibanja u mirovanje ili obrnuto, međutim, uravnotežene sile mogu promijeniti oblik i veličinu objekt. Uravnotežene sile jednake su veličine, ali suprotnih smjerova. Smatra se da su uravnotežene sile u stanju ravnoteže.

Na primjer, u obaranju ruke gdje nema pobjednika, svaka osoba ima jednaku snagu, ali se gura u suprotnom smjeru. Rezultirajuća sila (neto sila) je nula. Ili, u potezanju užeta, ako se uže ne pomiče, dva tima djeluju jednakim, ali suprotnim silama koje su uravnotežene. Opet, rezultirajuća sila (neto sila) je nula.

Kada su sile uravnotežene nema promjene u smjeru.

• Kombinirane sile koje su uravnotežene uvijek su jednake nuli.
• Uravnotežene sile ne mogu promijeniti kretanje ili smjer objekta.
• Uravnotežena sila održava tijelo u kretanju konstantnom brzinom

Knjiga na stolu primjer je uravnotežene sile. Sili težine knjige suprotstavlja se normalna sila (sila oslonca) stola. Dvije su sile potpuno jednake i suprotne.

Primjer uravnotežene sile koja održava objekt u kretanju konstantnom brzinom je tempomat na automobilu koji pokušava izjednačiti sile trenja sa silom prema naprijed. Nakon što se postigne konstantna brzina, dva skupa sila potpuno su jednaka i suprotna.

Neuravnotežene sile

Za razliku od uravnoteženih sila, neuravnotežene sile su one kod kojih je rezultantna primijenjena sila veća od nule. Sile koje djeluju na objekt nisu jednake i uvijek uzrokuju promjenu brzine i/ili smjera gibanja tijela.

Kada dvije neuravnotežene sile djeluju u suprotnim smjerovima, njihova kombinirana sila jednaka je razlici između dviju sila. Veličina i smjer ukupne sile utječu na rezultirajuće gibanje. Ova kombinirana sila djeluje u smjeru veće sile. Na primjer, ako u potezanju konopa jedna ekipa povuče jače od druge, rezultirajuće djelovanje (neto sila) bit će da će uže promijeniti svoje kretanje u smjeru sile s većom snagom/veličinom.

Kada neuravnotežene sile djeluju u istom smjeru, rezultirajuća sila (ukupna sila) bit će zbroj sila u smjeru primjene sila. Na primjer, ako dvije osobe povuku predmet u isto vrijeme u istom smjeru, primijenjena sila na predmet bit će rezultat njihovih zajedničkih sila.

Kada sile djeluju u istom smjeru, njihove se sile zbrajaju. Kada sile djeluju u suprotnim smjerovima, njihove se sile oduzimaju jedna od druge.

Neuravnotežene sile također uzrokuju promjenu gibanja nepomičnog objekta

Ako na objekt ne djeluje nikakva neto sila, gibanje se ne mijenja. Ako na neki objekt djeluje neto sila, brzina objekta će se promijeniti u smjeru neto sile.

Kontaktne naspram beskontaktnih sila

Ovisno o interakciji između sile i objekta, sile se dijele na kontaktne i beskontaktne sile.

Kontaktne sile: Sila koja se može primijeniti samo kada je u kontaktu s objektom naziva se kontaktna sila. Sve mehaničke sile su kontaktne sile, npr. mišićna sila i sila trenja.

Vrste kontaktnih sila:

• Primijenjena sila – Sila uzrokovana djelovanjem mišića naziva se primijenjena sila. Također se naziva i mišićna sila. Mišićnu silu primjenjujemo tijekom osnovnih svakodnevnih poslova u našem životu kao što su disanje, probava, podizanje kante, povlačenje ili guranje nekog predmeta.
• Normalna sila – To je sila kontaktnog međudjelovanja između površina. Uvijek djeluje okomito na površine i izvan površine.
• Sila trenja – Kada dva predmeta klize jedan preko drugog, trljaju se i guraju jedan o drugog. Ova sila potiskivanja naziva se sila trenja. Na primjer, paljenje šibice ili zaustavljanje loptice koja se kreće dolazi pod utjecajem sile trenja.
• Sila zatezanja – primijenjena sila gdje se sila primjenjuje kroz uzicu, sajlu, uže itd. Sila zatezanja može samo vući, ne može gurati. Obično pretpostavljamo da je napetost u kabelu jednaka posvuda na kabelu.
• Sila otpora zraka – Ovo je posebna vrsta sile trenja koja djeluje na objekte dok putuju kroz zrak. Često se opaža da se sila otpora zraka suprotstavlja gibanju tijela. Sila će se obično zanemariti zbog zanemarive veličine. Najuočljiviji je kod objekata koji putuju velikom brzinom (npr. padobranac ili skijaš).
• Sila opruge - Sila kojom djeluje komprimirana ili istegnuta opruga je 'sila opruge'. Stvorena sila može biti guranje ili povlačenje, ovisno o tome kako je opruga pričvršćena.

Sile bez kontakta: Sila koja se može primijeniti bez kontakta s dva tijela naziva se sila bez kontakta, npr. magnetska sila, elektrostatička sila, gravitacijska sila.

Vrste nekontaktnih sila

• Gravitacijska sila je sila koja pokušava povući dva tijela jedno prema drugom. Sve što ima masu ima i gravitacijsku silu. Što je objekt masivniji, to je njegova gravitacijska sila jača. Zemljina gravitacija je ono što vas drži na tlu i ono što uzrokuje pad predmeta. Kapljice vode koje padaju s neba primjer su gravitacijske sile. Jabuka koja pada sa stabla najbolji je i najpopularniji primjer beskontaktne sile.
• Magnetska sila je sila kojom magnet djeluje na magnetske objekte. Oni postoje bez ikakvog kontakta između dva objekta. Na primjer, željezne igle se privlače kada su u blizini magneta bez ikakvog fizičkog kontakta.
• Elektrostatička sila je sila kojom sva električki nabijena tijela djeluju na druga nabijena tijela. Može biti i privlačna i odbojna po prirodi na temelju naboja tijela. Na primjer, naelektrisanje kose i privlačenje komadića papira prema njoj.
• Nuklearna sila je sila koja drži atome i njihove čestice zajedno.

Polje sila

• Područje ili prostor u kojem djeluju beskontaktne sile kao što su magnetska sila, gravitacijska sila i elektrostatska sila naziva se poljem sile.
• Područje koje okružuje magnet, gdje magnetska tvar djeluje na silu, naziva se magnetsko polje.
• Područje koje okružuje električni naboj, gdje električna tvar doživljava silu, naziva se električno polje.
• Stoga je polje sile sfera utjecaja sila bez dodira.

Sila = masa × ubrzanje

Ubrzanje - Promjena brzine tijela naziva se akceleracija. Kada objekt dobije brzinu, njegovo ubrzanje je pozitivno; kada se brzina izgubi, ubrzanje je negativno.

Masa - Svaki predmet se sastoji od materije. Što predmet ima više materije, to je veći i ima veću masu.

Prema Newtonovom drugom zakonu gibanja, gurnite objekt određene mase i on se ubrzava ovisno o količini sile i mase. Mala sila s velikom masom rezultira sporim ubrzanjem, a velika sila s malom masom daje brzo ubrzanje. To znači da sila nula na bilo koju masu daje nultu akceleraciju. Ako predmet stoji, on ostaje miran; ako se kreće, nastavlja se kretati istom brzinom i smjerom.