4 Voima vuorovaikutuksen mittana
FY03 Energia ja lämpö
Vuorovaikutus fysiikassa
- Fysiikassa vuorovaikutuksella tarkoitetaan kahden kappaleen välistä vaikutussuhdetta
- Vuorovaikutus vaikuttaa kumpaankin osapuoleen yhtä voimakkaasti
- Yleensä tarkastellaan vain toiseen kappaleeseen kohdistuvia vuorovaikutuksia
- Eri vuorovaikutukset voivat kumota toisensa kokonaan tai osittain tai ne voivat vahvistaa toisiaan
- Vuorovaikutus voi tapahtua kappaleiden koskettaessa tai etävuorovaikutuksena
Perusvuorovaikutukset
- Kaikki luonnonilmiöt selitetään neljän perusvuorovaikutuksen kautta
- Gravitaatio
- Massalliset kappaleet vetävät toisiaan puoleensa
- Sähkömagneettinen vuorovaikutus
- Liittyy kappaleisiin ja hiukkasiin, joilla on sähkövaraus
- Vahva vuorovaikutus
- Ilmenee kvarkkien välisenä vetovoimana, pitää atomiydintä koossa
- Heikko vuorovaikutus
- Voi muuttaa kvarkin toiseksi, liittyy ytimen radioaktiiviseen hajoamiseen
Kuva: Resonanssi 3 (e-Oppi)
Vuorovaikutuksen seurauksia
- Vuorovaikutus voidaan havaita kappaleen liikkeen tai muodon muutoksena
- Suure voima kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta
- Merkitään F, yksikkö newton (N)
- Kappale voi olla samanaikaisesti useassa vuorovaikutuksessa
-
Jokainen vuorovaikutus synnyttää vuorovaikutuksessa osallisena oleviin kappaleisiin voiman
- Jos kappaleeseen vaikuttavat voimat kumoavat toisensa (kokonaisvoima on nolla), ei sen liike tai muoto muutu
Yleisimmät voimat ja vuorovaikutukset
| Voima | Tunnus | Vuorovaikutus | Suunta |
|---|---|---|---|
| Paino(voima) | Maan ja kappaleen välillä | Kohti Maan keskipistettä | |
| Ilmanvastus | Kappaleen ja ilman välillä | Nopeudelle vastakkainen | |
| Pinnan tukivoima | Kappaleen ja pinnan välillä | Kohtisuoraan tukipintaa vastaan | |
| Narun jännitysvoima | Kappaleen ja narun välillä | Narun suuntainen | |
| Kitka | Kappaleen ja pinnan välillä | Pinnan suuntainen |
\overline G
\overline F_i
\overline N
\overline T
\overline F_{\mu}
Painovoima
- Paino aiheutuu Maan ja massallisen kappaleen välisestä vuorovaikutuksesta
- Massalla on kyky kokea gravitaatiovuorovaikutusta
- Paino ja massa eivät ole sama asia!
- Paino on gravitaatiosta aiheutuva vetovoima eli painovoima
- Kappaleen paino G on
- Putoamiskiihtyvyyden arvo Maan pinnalla on g = 9,81 m/s²
- Jos ilmanvastusta ei huomioida, putoavien kappaleiden nopeus kasvaa jokaisen sekunnin aikana 9,81 m/s
G = mg
m = \text {kappaleen massa}
g = \text {putoamiskiihtyvyys}
[G] = [m][g] = \text {kg} \cdot \frac {\text m}{\text s^2} = \text {N}
Esimerkki 1
Laske oma painosi.