Voiman ja vauhdin välinen ero

Force vs Momentum

Usein ajatus voimasta ja vauhdista sekoitetaan toisiinsa. Vauhti on periaatteessa liikkeen määrä, joka muodostuu liikkuvasta esineestä. Voima, toisaalta, on ulkoinen toiminta, joka vetää tai työntää jotain. Voima aiheuttaa muutoksen vauhdissa.

Tätä matemaattisesti tarkasteltuna voima on esineen massan kertaa kiihtyvyys, kun taas impulssi on kohteen massakertoimen kiihtyvyys. Nämä kaksi määrää yhdistetään seuraavan yhtälön avulla:

F = dP / dt;

eli voima F on impulssin P johdannainen suhteessa aikaan t.

Edellä mainitun yhteyden voiman ja vauhdin välillä antaa newtonin toinen laki, jonka mukaan minkä tahansa esineen (joka on voima) vauhdin muutos annetaan massakertojen kiihtyvyydellä.

Momentti muuttuu, jos nopeus muuttuu, kun taas voima muuttuu, kun kiihtyvyys muuttuu. Voima voi pysyä vakiona, vaikka nopeus muuttuisi, mikäli kiihtyvyys on vakio.

Toinen yhteys, joka voidaan havaita vauhdin ja voiman välillä yllä mainittujen määritelmien avulla, on seuraava:

vauhti = massa x nopeus
vauhti = massa x (kiihtyvyys x aika)
momentti = (massa x kiihtyvyys) x aika
vauhti = voima x aika

Tärkeintä huomata tässä on, kuinka vauhti riippuu ajasta. Mitä pidempään voimaa kohdistetaan, vauhdin määrä kasvaa. Päinvastoin, voima ei ole tällä tavalla riippuvainen ajasta. Itse asiassa ajan lisääntyminen todella vähentää voimamäärää, jos vauhti on vakio.

Voima ja vauhti ovat molemmat vektorimääriä. Vektorimäärä on jotain, jolla on sekä suuruus että suunta. Vauhdin suunta riippuu nopeuden suunnasta. Voiman suunta riippuu kiihtyvyydestä.

Voimat voivat olla myös tasapainossa ja epätasapainossa. Epätasapainoinen voima johtaa kohteen liikkeeseen. Tasapainotetulle voimalle voimat toimivat siten, että voimakkuus on sama, mutta suunta on vastakkainen, mikä siis poistaa nettovaikutuksen. Tästä syystä esine ei liiku, kun voimat ovat tasapainossa, joten nopeus on nolla, mikä johtaa nollaliikkeeseen. Tämä tarkoittaa, että voimat voivat olla paikallaan olevalla esineellä, mutta sellainen esine on aina nolla.

Voimat voidaan edelleen luokitella kahteen tyyppiin: kosketusvoimat ja etäisyydellä toimivat voimat. Kosketusvoimat ovat niitä voimia, jotka johtuvat todellisesta kosketuksesta kahden esineen välillä, esimerkiksi pallo lyö lepakkoa. Toisaalta toisen tyyppiset voimat ovat niitä, jotka vaikuttavat toisiinsa ilman fyysistä kosketusta; kuten gravitaatiovoima maan ja meidän välillä. Vauhtia ei kuitenkaan ole luokiteltu tällä tavalla. Mikä tahansa epätasapainoinen voima, joka vaikuttaa vartaloon, antaa vauhtia.

Kaiken kaikkiaan, tärkein asia, joka muistetaan, on, että vauhti on vain määrä, joka kertoo meille liikkuvassa esineessä olevan liikkeen sisällöstä, kun taas voima on määrä, joka esineeseen kohdistuessaan muuttaa tämän liikkeen määrän.

Yhteenveto:

Momentum on liikkeen määrä liikkuvassa vartalossa, kun taas voima on työntämisen tai vetämisen vaikutus.
Voima muuttaa kehon vauhtia.
voima = massa * kiihtyvyys; taas vauhti = massa * nopeus
Voima ei muutu jatkuvalle kiihtyvyydelle, kun taas vauhti muuttuu.
vauhtia ja voimaa yhdistävät F = dP / dt ja vauhti = voima * aika
Vauhti kasvaa ajan myötä kohdistetulle voimalle.
Vauhti ja voima ovat molemmat vektorimääriä.
Vauhdin suunta riippuu nopeuden suunnasta.
Voiman suunta riippuu kiihtyvyyden suunnasta.
Voimat voivat olla tasapainossa ja epätasapainossa.
Kiinteällä esineellä voimien ei tarvitse olla nolla, mutta vauhti on nolla.
Voimat voidaan luokitella kosketusvoimiksi ja etäisyyteen toimiviksi. Momentumia ei voida luokitella tällä tavalla.

Kuvahyvitys: http: //commons.wikimedia.org/wiki/Tiedosto: Newton_Cradle_5_ball_system_in_3D_2_ball_swing.gif