Boundless Physics

Kracht

Kracht is elke invloed die een voorwerp doet veranderen, hetzij wat betreft zijn beweging, richting, of geometrische constructie.

Overzicht van Krachten

In de natuurkunde is een kracht elke invloed die een voorwerp een bepaalde verandering doet ondergaan, hetzij wat zijn beweging, richting, of geometrische constructie betreft. Zij wordt gemeten met de SI-eenheid Newton. Een kracht is datgene wat een voorwerp met massa ertoe kan brengen zijn snelheid te veranderen, d.w.z. te versnellen, of wat een buigzaam voorwerp ertoe kan brengen te vervormen. Kracht kan ook worden beschreven met intuïtieve begrippen als duwen of trekken. Een kracht heeft zowel magnitude als richting, waardoor het een vectorgrootheid is.

Kwaliteiten van kracht

De oorspronkelijke vorm van de tweede wet van Newton stelt dat de nettokracht die op een voorwerp werkt, gelijk is aan de snelheid waarmee zijn momentum verandert. Deze wet wordt verder zo gegeven dat de versnelling van een voorwerp recht evenredig is met de nettokracht die op het voorwerp werkt, in de richting van de nettokracht ligt, en omgekeerd evenredig is met de massa van het voorwerp.

Zoals we al zeiden, is kracht een vectorgrootheid. Een vector is een ééndimensionale matrix met elementen van zowel magnitude als richting. In een krachtvector is de massa, \text{m}, de magnitude-component en de versnelling, \text{a}, de richtingscomponent. De vergelijking voor kracht wordt geschreven als:

Kracht= \text{m}

Gerelateerde begrippen van kracht zijn onder andere stuwkracht, die de snelheid van een voorwerp verhoogt; weerstand, die de snelheid van een voorwerp verlaagt; en koppel, dat veranderingen in de draaisnelheid van een voorwerp teweegbrengt. Krachten die niet gelijkmatig op alle delen van een lichaam werken, veroorzaken ook mechanische spanningen, een technische term voor invloeden die vervorming van materie veroorzaken. Terwijl mechanische spanning ingebed kan blijven in een vast voorwerp, waardoor het geleidelijk vervormt, bepaalt mechanische spanning in een vloeistof veranderingen in de druk en het volume.

Dynamica

Dynamica is de studie van de krachten die voorwerpen en systemen doen bewegen. Om dit te begrijpen, hebben we een werkdefinitie van kracht nodig. Onze intuïtieve definitie van kracht – d.w.z. een duw of een trek – is een goede plaats om te beginnen. We weten dat een duwende of trekkende kracht zowel een grootte als een richting heeft (daarom is het een vectorgrootheid) en in beide opzichten aanzienlijk kan variëren.

Een paar voorbeelden van de “duw-trek”-aard van kracht. Het voorbeeld linksboven is dat van een katrolsysteem. De kracht die iemand aan de kabel naar beneden zou moeten trekken, zou gelijk moeten zijn aan en groter dan de kracht die wordt uitgeoefend door de massa van het voorwerp en de effecten van de zwaartekracht op dat voorwerp om het systeem omhoog te laten bewegen. Het voorbeeld rechtsboven toont aan dat elk voorwerp dat op een oppervlak rust, nog steeds kracht op dat oppervlak uitoefent. Het onderste voorbeeld is dat van twee magneten die door magnetische kracht tot elkaar worden aangetrokken.