In unserem täglichen Leben wird beobachtet, dass einige Anstrengungen erforderlich sind, um ein Objekt in einem Ruhezustand in Bewegung zu versetzen oder einen sich bewegenden Körper anzuhalten. es erlebt dies als Muskelanstrengung und sagt, dass wir an einem Objekt drücken oder ziehen müssen, um seinen Bewegungszustand zu ändern. Das Konzept der Kraft basiert nur auf diesem Stoß, Schlag oder Zug. 

Daher kann Kraft als Stoß, Zug oder Schlag auf ein beliebiges Objekt definiert werden, das eine Änderung seines Bewegungszustands bewirkt. Auf ein Objekt wird durch ein anderes eine Kraft ausgeübt. 

zB: Wenn eine Kiste geschoben wird, bewegt sie sich vorwärts und ändert ihren Bewegungszustand, daher können wir sagen, dass wenn eine Kraft in Form eines Stoßes auf die Kiste ausgeübt wurde, sie ihren Zustand von Ruhe zu Bewegung geändert hat. Angenommen, eine Kiste ist mit einem Seil festgebunden und wird von einer Person gezogen, dann ändert die Kiste ihren Ruhezustand und beginnt, sich in die Zugrichtung zu bewegen. Dies ist ein weiteres Beispiel für Force. 

Auf die Kiste wird eine Kraft in Form eines Stoßes ausgeübt

Kraft kann auch die Form und Größe eines Objekts verändern. Je größer die Kraft angewendet wird, desto stärker werden die Veränderungen in Form und Größe eines Objekts beobachtet. 

zB: , Wenn auf einen kugelförmigen Gummiball eine Kraft ausgeübt wird, ändert er seine Form von kugelförmig zu länglich. 

Ein weiteres Beispiel kann eine Gummifeder sein, denn wenn eine Kraft in Form eines Zugs auf eine Feder ausgeübt wird, wird sie gedehnt und ändert somit ihre Form. 

Durch Krafteinwirkung veränderte sich die Form einer Kugel

Auf diese Weise hat die Kraft viele Anwendungen in unserem täglichen Leben, wie zum Beispiel die Kraft, die entsteht, wenn man beim Fahrradfahren mit dem Fuß auf das Pedal tritt, oder die Kraft, die der Ball auf den Schläger ausübt. Ein allgemeiner Fall für das Vorliegen der Normalkraft liegt vor, wenn eine Person auf dem Boden steht, dh der Boden eine Kraft auf die Person ausübt, die dem Gewicht der Person entspricht. 

Auswirkungen von Gewalt

Aus den obigen Beispielen lassen sich verschiedene Kraftwirkungen wie folgt zusammenfassen:

  • Sie kann den Bewegungszustand eines Körpers verändern.
  • Es kann die Richtung des sich bewegenden Körpers ändern.
  • Es kann die Größe oder Form eines Körpers verändern.
  • Es kann die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers beschleunigen.
  • Es kann die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers verlangsamen.

Arten von Kräften

Es gibt zwei Arten von Kräften, je nachdem, ob die Wirkung der Kraft sichtbar oder fühlbar ist oder nicht. Diese sind wie folgt:

1) Ausgeglichene Kraft

2) Unausgeglichene Kraft

Ausgewogene Kräfte

Die gleiche und entgegengesetzte Kraft, die auf ein Objekt wirkt, die den Ruhe- oder Bewegungszustand dieses Objekts nicht ändert, wird als ausgeglichene Kraft bezeichnet . 

Die auf ein Objekt einwirkenden Kräfte gelten als ausgeglichen (oder wenn keine Kräfte auf es einwirken), wenn sich das Objekt nicht bewegt oder stillsteht oder sich das Objekt kontinuierlich mit der gleichen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung bewegt. Daher werden Kräftearten, bei denen die Resultierende aller auf das Objekt einwirkenden Kräfte Null ist, als ausgeglichene Kräfte bezeichnet .

zB: , Wenn ein Holzblock auf einem Tisch liegt und auf beide Seiten des Blocks gleiche Kräfte wirken, bewegt sich der Block in keine Richtung.

Ausgeglichene Kräfte, die auf den Block wirken

Die Kräfte sind eindeutig ausgeglichen, da sowohl links vom Block als auch rechts vom Block eine Kraft von 120 N aufgebracht wird. Die auf die Kiste wirkende Nettokraft muss gleich der Differenz der beiden Kräfte F 1 und F 2 sein :

F = F 1 – F 2 = 120 N – 120 N = 0 N.

Da die resultierende Kraft/Nettokraft Null ist, ändert der Block seinen Ruhezustand nicht. 

Ein weiteres Beispiel kann eine Kiste sein, die auf die raue Oberfläche gestellt wird. Wenn die Kiste also mit einer kleinen Kraft geschoben wird, ändert die Kiste ihre Position nicht oder bleibt in Ruhe aufgrund der Reibungskraft, die in eine Richtung wirkt, die dem Schieben entgegengesetzt ist. Das bedeutet, dass die Kiste die auf sie wirkende Schubkraft mit der Reibungskraft zwischen Kiste und Oberfläche in gleicher Höhe ausgleicht und sich die Kiste daher nicht bewegt.

Unausgeglichene Kräfte

Die ungleiche und entgegengesetzte Kraft, die auf ein Objekt wirkt und dazu neigt, das Objekt in die Richtung der größeren ausgeübten Kraft zu bewegen, wird als unausgeglichene Kraft bezeichnet . 

Die auf ein Objekt wirkenden Kräfte werden als unausgeglichene Kräfte bezeichnet, wenn die Nettokraft auf das Objekt nicht Null ist. Wenn die Nettokräfte dann auf das Objekt einwirken, führt dies zu einer unausgeglichenen Kraft, aufgrund derer die Kraft das Objekt beschleunigt. Dies bedeutet, dass eine auf das Objekt wirkende Nettokraft entweder die Richtung oder die Größe seiner Geschwindigkeit ändern kann.

B.: , Betrachten Sie den gleichen Fall des Kastens wie bei ausgeglichener Kraft beschrieben, mit dem Unterschied, dass die beiden aufgebrachten Kräfte auf den gegenüberliegenden Seiten des Blocks unterschiedlich groß sind, sodass sich der Block in Richtung der größeren Kraft bewegt. 

Ausgeglichene Kräfte, die auf den Block wirken

Die Kräfte sind eindeutig unausgeglichen, da eine Kraft von 120 N auf die linke Seite des Blocks ausgeübt wird, während eine Kraft von 60 N auf die rechte Seite des Blocks ausgeübt wird. 

Die auf die Kiste wirkende Nettokraft muss gleich der Differenz der beiden Kräfte F 1 und F 2 sein :

F = F 1 – F 2 = 120 N – 60 N = 60 N.

Da F 1 die größere Kraft ist, bewegt sich der Block folglich in Richtung von F 1 .

Daraus wird geschlossen, dass sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, wenn alle auf das Objekt einwirkenden Kräfte ausgeglichen sind und keine äußere Nettokraft auf es einwirkt. 

Wenn eine unausgeglichene Kraft auf das Objekt ausgeübt wird, ändert sich entweder seine Geschwindigkeit oder seine Bewegungsrichtung. 

Um die Bewegung eines Objekts zu beschleunigen, ist daher eine unausgeglichene Kraft erforderlich. Und die Änderung seiner Geschwindigkeit (oder seiner Bewegungsrichtung) würde so lange andauern, wie diese unausgeglichene Kraft ausgeübt wird.

Einheiten der Kraft

Da die Kraft sowohl Größen als auch Richtungen hat, ist sie eine Vektorgröße .

Die Richtung der Kraft kann einfach mit Hilfe eines Pfeils dargestellt werden, während zur Darstellung der Größe der Kraft einige Maßeinheiten erforderlich sind. Die Standardeinheiten der Kraft lauten also wie folgt:

  • Kraft kann in Newton (N) im internationalen Standardsystem der Einheit (SI-Einheit) ausgedrückt werden.
  • Während in Dyn das Einheitensystem Zentimeter Gramm Sekunde (CGS-Einheit) ist.

Hinweis : In der SI-Basiseinheit entspricht Newton Kg m/s 2 

Darstellung der Kraft

Kraft wird durch das Symbol (F) bezeichnet. Die Größe der Kraft kann durch das Vektorprodukt aus Masse (m) und Beschleunigung (a) ausgedrückt werden. Die mathematische Darstellung der Kraft kann also wie folgt geschrieben werden:

F = m × a                                                                                            

Dabei ist F die Kraft, m die Masse des Objekts und a die erhaltene Beschleunigung. 

Da die Beschleunigung nun die Änderung der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers ist, kann eine andere mathematische Darstellung der Kraft wie folgt geschrieben werden:

F = m × a   

Seit,

a = (vu)/t 

So, 

F = m × (vu)/t

wobei u und v die Anfangs- bzw. Endgeschwindigkeit sind und t die benötigte Zeit ist.

Gelöste Probleme

Aufgabe 1: Angenommen, man hat eine Kiste mit der Masse 2 kg. Wie viel Kraft muss auf die Kiste ausgeübt werden, damit sie sich mit einer Beschleunigung von 8 m/s 2 bewegt?

Lösung:  

Angesichts dessen,

Die Masse der Kiste, m = 2 kg und 

Die Beschleunigung des Kastens a = 8m/s 2 .

Die Formel zur Berechnung der Kraft lautet: 

F = m × a

Setzen Sie also den Wert von 'm' und 'a' in die obige Gleichung wie folgt ein:

F = 2 kg × 8 m/s 2 

  = 16 kg m/s 2 oder 16 N.

Aufgabe 2: Eine Kugel der Masse 2 kg bewegt sich mit der Anfangsgeschwindigkeit von 5 m/s und kommt dann plötzlich in 0,02 s zur Ruhe. Berechnen Sie die Kraft, die den Zustand der sich bewegenden Kugel verändert. 

Lösung: 

Angesichts dessen,

Die Anfangsgeschwindigkeit der Kugel, u = 5 m/s,

Die Endgeschwindigkeit der Kugel, v = 0 m/s,

Die benötigte Zeit, t = 0,02 s.

Die Formel zur Berechnung der Kraft lautet:

 F = m × a

wobei m die Masse und a die Beschleunigung ist.

und die Formel zur Berechnung der Beschleunigung lautet:

a = (vu)/t

wobei t die benötigte Zeit ist, v und u die Anfangs- und Endgeschwindigkeit des Balls sind. 

Ersetze (vu)/t für a im ersten Kraftausdruck als:

F = m × (vu)/t

Setzen Sie nun die angegebenen Werte in den obigen Ausdruck ein, um die Kraft zu berechnen.

a = (0-5)/0,02 = -250 m/s 2   [-ive Zeichen stellt einfach die negative Beschleunigung dar, die als Verzögerung bekannt ist]

Wenn wir diesen Wert in Gleichung 1 einsetzen, erhalten wir

F = 2 kg × (0 m/s – 5 m/s)/0,02 s = 2 kg × -250 m/s 2 = 500 N.

Aufgabe 3: Legt man einen Klotz so auf einen Holztisch, dass auf einer Seite des Klotzes eine Kraft von 100 N und auf der anderen Seite eine Kraft von 40 N aufgebracht wird . Wird sich der Block bewegen? Wenn ja, dann geben Sie den Betrag der Kraft und die Richtung der Kraft an.

Lösung:  

Angesichts dessen,

Die Kraft, die von einer Seite des Blocks aufgebracht wird, F 1 = 100 N und 

Die von der anderen Seite des Blocks aufgebrachte Kraft F 2 = 40 N.

Die resultierende Kraft kann als Differenz zwischen den beiden Kräften berechnet werden:



 100 N – 40 N = 60 N . 

Da die resultierende Kraft nicht null ist, wird sich der Block sicher in Richtung von F 1 bewegen, da F 1 eine größere Kraft im Vergleich zu F 2 ist .

Aufgabe 4: Ein 13 kg schwerer Block gleitet mit konstanter Geschwindigkeit über den Boden. Was ist die Nettokraft auf den Block?

Lösung: 

Angesichts dessen,

Die Masse des Blocks, m = 13 kg.

Da der Block mit konstanter Geschwindigkeit gleitet, ist die Nettobeschleunigung Null, dh a = 0 m/s 2 .

Die Formel zur Berechnung der Kraft lautet:

F = m × a

Setzen Sie alle angegebenen Werte in den obigen Ausdruck ein, um die Kraft zu berechnen.

F = 13 × 0 m/s 2 = 0 N .

Aufgabe 5: Was ist der Unterschied zwischen ausgeglichenen und unausgeglichenen Kräften?

Lösung:

Die Unterschiede zwischen den ausgeglichenen und den unausgeglichenen Kräften sind wie folgt:

 

Ausgewogene Kräfte

Unausgeglichene Kräfte

1.Die resultierende Kraft ist Null.Die resultierende Kraft ist nicht Null.
2.Es ändert nicht den Zustand des restlichen Körpers.Es kann den Zustand des restlichen Körpers verändern.
3.Es kann keine Beschleunigung erzeugen.Es kann eine Beschleunigung erzeugen.
4.Es kann die Richtung des Körpers nicht ändern.Es kann die Richtung des Körpers ändern.
5.Kräfte sind gleich groß.Kräfte sind ungleich groß.

Aufgabe 6. Die beiden Kugeln mit Massen von 10 kg bzw. 20 kg. Ihre jeweiligen Beschleunigungen betragen 20 m/s 2 und 40 m/s 2 . Finden Sie das Verhältnis ihrer jeweiligen Kräfte .

Lösung :

Die Masse der ersten Kugel, m 1 = 10 kg.

 Die Masse der zweiten Kugel, m 2 = 20 kg.



Die Beschleunigung der ersten Kugel, a 1 = 20 m/s 2 .

Die Beschleunigung der zweiten Kugel, a 2 = 40 m/s 2 .

Mit den Formeln: 

F 1 = m 1 × a 1 und 

F2 = m2 × a2 _

Deswegen, 

F 1 = 10 kg x 20 m/s 2   = 200 N

Ähnlich, 

F2 = 20 kg x 40 m/s2 = 800  N

Somit, 

F 1 : F 2 = 200 N : 800 N = 1 : 4 .