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.