Oletko koskaan havainnut, että aina kun haluat siirtää objektia, se joko työnnetään tai vedetään? Fysiikassa esineeseen kohdistettua liikettä (push tai pull) kutsutaan voimalle, joka syntyy kohteen vuorovaikutuksesta toisen kanssa. Se kykenee muuttamaan kohteen nopeutta, liikkeen suuntaa ja jopa kohteen muotoa ja kokoa. Voima tapahtuu pareittain; ne voivat olla tasapainossa tai epätasapainossa.
Kun tarkastelemme itseämme, on monia tapauksia, joissa voimme löytää näiden kahden voiman esiintymisen. Tässä artikkelissa on pyritty selvittämään eroja tasapainoisten ja epätasapainoisten voimien välillä.
Vertailukaavio
| Vertailun perusteet | Tasapainotetut voimat | Epätasapainoiset voimat |
|---|---|---|
| merkitys | Kun kohteeseen kohdistuvat voimat ovat yhtä suuria, mutta vastakkaiseen suuntaan, voimat tunnetaan tasapainoisina voimina. | Kun kohteeseen kohdistuvat voimat ovat kooltaan epätasaisia, voimat tunnetaan epätasapainoisina voimina. |
| Suuruus | Yhtä suuri | Ei yhtä |
| Suunta | Vastapäätä | Sama tai päinvastainen. |
| Paperitavara | Pysyy levossa. | Siirtyy suuremman voiman suuntaan. |
| Liikkuva kohde | Liikkuu samalla nopeudella. | Muuttaa sen nopeutta ja suuntaa. |
| Nettovoima | Nolla | Nollasta |
Tasapainotettujen voimien määritelmä
Tasapainotetut voimat, kuten nimi viittaavat, ovat voimia, jotka tasapainottavat toisiaan, kun ne toimivat kohteen kohdalla ja aiheuttavat sen, että esine säilyy tasapainossa eikä kiihdytä. Jos esineeseen kohdistetut voimat ovat yhtä suuria, mutta ovat päinvastaisia, voimien sanotaan olevan tasapainossa.
Kun tasapainotetut voimat kohdistetaan kiinteään esineeseen, se pysyy paikallaan, mutta kun sitä käytetään liikkuvaan esineeseen, se jatkaa liikkumista vakionopeudella ja samaan suuntaan. Nettovoima (eli kokonais- tai tuloksena oleva voima kohdistuu kohteeseen) on nolla, koska voimat toimivat vastakkaiseen suuntaan, mikä mitätöi toisiaan.
Epäsymmetristen voimien määritelmä
Voimaa, jota ei tasapainoteta yhtä suurella voimalla ja diametraalisesti vastakkaiseen suuntaan, mikä johtaa kohteen epätasapainoon ja lopulta kiihtyy, sitä kutsutaan epätasapainoisiksi voimiksi. Käytettyjen voimien suuruus ei ole sama, samoin kuin suunta, jolla voima kohdistetaan, voi olla sama tai erilainen.
Epätasapainoisissa voimissa nettovoima ei ole nolla, ja kohde liikkuu suuremman voiman suuntaan. Siten se aiheuttaa kiihtyvyyttä esineessä, eli liikkumattomat esineet liikkuvat, liikkuvat esineet nopeutuvat, hidastuvat, pysähtyvät tai muuttavat liikkeen suuntaa.
Keskeiset erot tasapainotetuissa ja epätasapainoisissa voimissa
Alla esitetyt kohdat ovat huomattavia, kun on kyse tasapainotettujen ja epätasapainoisten voimien välisestä erosta:
- Kun yksittäisiin kohteisiin kohdistuvat voimat ovat samankokoisia ja vastakkaisia, voimat tunnetaan tasapainoisina voimina. Toisaalta, kun esineeseen vaikuttavat voimat ovat eri kokoisia, voimat tunnetaan epätasapainoisina voimina.
- Tasapainoisissa voimissa kahden voiman suuruus on yhtä suuri, kun taas epätasapainoisten voimien tapauksessa näiden kahden voiman suuruus on epätasainen.
- Tasapainoisissa voimissa kaksi yksittäistä voimaa toimivat vastakkaiseen suuntaan. Toisaalta epätasapainoisissa voimissa yksittäiset voimat toimivat joko samassa tai vastakkaiseen suuntaan.
- Tasapainotetut voimat aiheuttavat pysyvän esineen levossa. Tätä vasten epätasapainoiset voimat aiheuttavat liikkumattoman kohteen liikkuvan suuremman voiman suuntaan.
- Jos kohde liikkuu ja käytetään tasapainoisia voimia, kohde jatkaa liikettä samalla nopeudella. Päinvastoin, jos liikkuvaan kohteeseen kohdistuu epätasapainoisia voimia, se hidastuu, nopeutuu, pysähtyy tai sen suunta muuttuu.
- Jos esineeseen kohdistuvat voimat ovat tasapainossa, niin nettovoima on nolla, koska kaksi yksittäistä voimaa peruuntuvat toisistaan eivätkä johda muutokseen sen lepotilassa / liikkeessä.
- Toisin kuin jos sovellettu voima objekti on epätasapainoinen, niin nettovoima ei ole nolla, mikä johtaa sen tilan muutokseen.
johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että tarvitsemme aina tasapainotonta voimaa tasapainotetun sijasta, muuttaaksemme kohteen suuruutta tai liikesuuntaa, joka on edelleen olemassa, kunnes voima kohdistuu kohteeseen. Vaikka tämä voima poistetaan, kohde pysyy liikkeessä, ja sen nopeus on siihen saakka.
Jos haluat selvittää, mikä voima on tasapainoinen tai epätasapainoinen, on ensinnäkin tunnistettava, mitkä ovat voimat, jotka työskentelevät objektilla ja myös siinä, mihin suuntaan. Jos voimat tasapainottavat toisiaan, voimat ovat tasapainossa, mutta kun ne eivät ole, niin se on epätasapainoisten voimien tapaus.
