Mga halimbawa ng puwersa sa pang-araw-araw na buhay: gamit, aplikasyon, makina at kasangkapan

Informatec Digital » Artikulo » Mga halimbawa ng puwersa sa pang-araw-araw na buhay: gamit, aplikasyon, makina at kasangkapan

Ang puwersa ay isang pangunahing haligi ng pisika, isang manipestasyon na nasa lahat ng dako na humuhubog at gumagabay sa realidad ng ating pang-araw-araw na buhay. Mula sa sandaling imulat natin ang ating mga mata at bumangon sa kama, hanggang sa sandaling patayin natin ang ilaw at magpahinga, ang ating pakikipag-ugnayan sa mundo ay binibigyang kahulugan ng lahat ng uri ng puwersa: nakikita at hindi nakikita, malaki at napakaliit, simple at kumplikado. Bagama't kadalasan ay hindi napapansin ang mga puwersang ito, ang kanilang impluwensya ay mahalaga sa pang-araw-araw na buhay.

Sinusuri ng komprehensibong paggalugad na ito ang pinakamaliit na detalye kung paano gumagana ang puwersa sa pang-araw-araw na buhay, isinasama ang mga praktikal na halimbawa at malinaw na paliwanag na nagsasama ng parehong klasikal na kaalaman at ang pinakabagong at pang-edukasyon na mga pamamaraan. Sinasaklaw nito hindi lamang ang mga pinakahalatang puwersa, kundi pati na rin ang mga kumikilos sa pamamagitan ng simple at kumplikadong mga makina , kagamitan sa bahay, paraan ng transportasyon, at maging ang mga pinakaordinaryong kilos. Bukod pa rito, kasama rito ang mga nakaka-inspire na nilalamang pang-edukasyon batay sa mga de-kalidad na mapagkukunan ng pagkatuto na tumutulong sa mga mambabasa na maunawaan kung paano nagiging isang kagamitan, isang laro, at isang pang-araw-araw na hamon ang pisika.

Ano ang puwersa?

Sa pisika, ang puwersa ay itinuturing na isang interaksyon sa pagitan ng mga katawan o partikulo na may kakayahang baguhin ang estado ng paggalaw ng isang bagay o magdulot ng deformasyon dito. Ang interaksyon na ito ay maaaring magpakita bilang pagsisimula, paghinto, pagbilis, pagbawas, o pagbabago ng direksyon ng isang bagay. Bukod pa rito, ang mga puwersa ay nagpapakita bilang mga pares ng aksyon-reaksyon, ayon sa sikat na ikatlong batas ni Newton : para sa bawat aksyon, mayroong pantay at kabaligtaran na reaksyon.

Ang yunit ng pagsukat para sa puwersa sa International System of Units (SI) ay ang Newton (N) . Sa pamamagitan ng kahulugan, ang isang Newton ay ang puwersang kinakailangan upang mapabilis ang isang masa na isang kilo sa bilis na isang metro bawat segundo kuwadrado.

1 N = 1 kg · m/s ²

Gayunpaman, ang puwersa ay hindi lamang nakikita sa mga dinamikong sitwasyon. Kadalasan ang epekto nito ay upang mapanatili ang mga bagay sa ekwilibriyo , suportahan ang mga istruktura, o kahit baguhin ang hugis ng isang materyal (depormasyon).

Mga uri ng puwersa at ang kanilang papel sa totoong buhay

Sa ating uniberso, ang mga interaksyon sa pagitan ng mga bagay ay pinamamahalaan ng iba't ibang uri ng puwersa , bawat isa ay may sariling larangan ng aksyon at mga partikular na epekto. Ang mga pangunahing uri ng puwersa na naroroon sa pang-araw-araw na buhay ay detalyado sa ibaba:

• Lakas ng grabidad: La grabidad Ito ay ang puwersa ng atraksyon sa pagitan ng masa. Sa Earth, responsable itong panatilihin tayong nakadikit sa lupa at para sa lahat ng bagay na bumabagsak dito kapag binitawan. Ito ay responsable para sa pagbagsak ng mga katawan, ang paggalaw ng mga planeta, at ang pisikal na katatagan ng ating kapaligiran.
• pwersa ng friction (o alitan): Sinasalungat ng friction ang kamag-anak na pag-slide ng dalawang ibabaw na magkadikit. Kung wala ito, magiging imposible ang paglalakad dahil walang sapat na pagkakahawak, ngunit nagdudulot din ito ng pagkasira sa mga mekanismo at nagpapahirap sa ilang paggalaw.
• electromagnetic na puwersa: Ito ay kumikilos sa pagitan ng mga sisingilin na particle at responsable para sa kuryente at magnetism. at marami sa mga pisikal na katangian ng mga materyales (tulad ng katigasan). Ito ang dahilan kung bakit umaakit o nagtataboy ang mga magnet at kung bakit gumagana ang anumang pang-araw-araw na kagamitan sa kuryente.
• Mga puwersang nuklear (malakas at mahina): Pinapanatili nila ang mga proton at neutron na magkasama sa atomic nucleus. Ang mga ito ay pangunahing sa istruktura ng bagay, kahit na hindi gaanong nakikita sa pang-araw-araw na buhay, ang kanilang epekto ay transendental para sa pagkakaroon ng mga atomo.
• Nababanat na pwersa: Nangyayari ang mga ito sa mga materyales na may kakayahang mabawi ang kanilang orihinal na hugis pagkatapos ma-deform (tulad ng spring o elastic band).
• Mga puwersa ng tensyon: Nabubuo ang mga ito kapag nakaunat ang isang lubid, cable, o sinulid. Responsable sila para sa integridad ng mga suspension bridge, sampayan, at maraming pang-araw-araw na device.
• Buoyancy at thrust forces: Ang mga ito ay kumikilos sa mga katawan sa mga likido, tulad ng buoyancy na nararanasan ng isang bangka sa tubig o ang buoyancy na nagpapahintulot sa mga lobo na lumutang sa hangin. Ang buoyancy ay susi sa ating kakayahang lumangoy o pigilan ang mga bagay na lumubog. lagkit sa pang-araw-araw na buhay Nakakaimpluwensya rin ito sa paglaban ng mga likido.
• Compressive at makunat na lakas: Tinutulak ng compression ang isang bagay papasok (tulad ng pagpisil ng espongha) at hinihila ito ng traksyon papasok (tulad ng paghila ng jump rope).
• Normal na puwersa: Ito ay ang puwersa na ginagawa ng isang ibabaw sa isang bagay na nakikipag-ugnayan dito, patayo sa suporta (tulad ng puwersa na humahawak sa iyo kapag nakaupo sa isang upuan).
• Torque o sandali ng puwersa: Ito ay nauugnay sa pag-ikot, halimbawa, kapag gumagamit ng isang distornilyador o pagbubukas ng pinto. Depende ito sa puwersa at distansya mula sa pivot point.

Pagsusuri ng mga simpleng makina at pwersa sa pang-araw-araw na kagamitan

Ang isang hindi gaanong napag-uusapan ngunit mahalagang aspeto ng pag-unawa sa puwersa sa pang-araw-araw na buhay ay ang mga simpleng makina at kagamitan sa bahay . Maraming bagay na regular nating ginagamit (mula sa kutsara hanggang sa bisikleta o distornilyador) ay gumagana bilang mga simpleng makina na nagpaparami o nagdidirekta ng mga puwersa. Ang mga mekanismong ito ay nagbibigay-daan sa atin na magsagawa ng mga gawain nang may mas kaunting pagsisikap at mas mataas na kahusayan, na sinasamantala ang mga pisikal na prinsipyo tulad ng pingga, inclined plane, o pulley.

Mga epekto ng puwersa: paggalaw, pahinga at pagpapapangit

Ang paglalapat ng puwersa sa isang bagay ay maaaring makagawa ng mahalagang tatlong pangunahing epekto:

• Baguhin ang estado ng paggalaw ng isang bagay: pabilisin ito, pabagalin ito, o gawin itong baguhin ang direksyon.
• Gumawa ng pahinga: upang maging sanhi ng paghinto ng gumagalaw na bagay.
• I-deform ang isang bagay: pansamantala o permanenteng binabago ang hugis nito.

Ang magnitude ng epekto ay nakadepende kapwa sa puwersang inilapat at sa mga pisikal na katangian ng bagay na pinagaganaan (masa, tigas, tekstura, atbp.) at sa inersya ng bagay.

20 detalyadong halimbawa ng lakas sa pang-araw-araw na buhay

1. Pag-aangat ng mga bagay
   Kapag nag-angat ka ng shopping bag, kahon, o backpack, nag-aaplay ka ng muscular force na lumalampas sa gravity. Sa una, dapat mong pagtagumpayan ang grabidad. pagkawalang-kilos, dahil ang bawat katawan ay may posibilidad na labanan ang mga pagbabago sa estado ng paggalaw nito.
2. Maglakad at tumakbo
   
   Itinutulak mo ang iyong katawan pasulong sa pamamagitan ng paglalapat ng puwersa sa iyong mga paa sa lupa. Ang alitan sa pagitan ng iyong sapatos at ng lupa ay pumipigil sa pagdulas. Ang pagtakbo ay nagsasangkot ng mas malaking puwersa, na nangangahulugan ng mas malaking paggasta at bilis ng enerhiya.
3. Pagbukas at pagsasara ng mga pinto
   Kapag tinulak o hinila mo ang isang pinto, kumikilos ka sa isang umiikot na pingga (ang mga bisagra ay ang fulcrum). Ang paglalapat ng puwersa palayo sa mga bisagra ay nangangailangan ng mas kaunting pagsisikap, salamat sa prinsipyo ng pingga.
4. Pagsusulat gamit ang lapis
   Tinutukoy ng puwersang ginawa ang kalidad ng stroke at ang kadalian ng pagsulat. Pinipigilan ng pinong kontrol ang pagsira sa dulo o pagkasira ng papel.
5. Pigain ang isang espongha
   Ang isang compressive force ay inilapat, na nagiging sanhi ng tubig upang makatakas, overcoming surface tension. Kapag ang presyon ay inilabas, ang pagkalastiko ay babalik sa hugis nito.
6. Ngumunguya at lumulunok ng pagkain
   Ang mga kalamnan ng panga ay bumubuo ng mahusay na puwersa; pagkatapos ng paggiling ng pagkain, ang dila at mga kalamnan ng lalamunan ay naglalapat ng mga coordinated forces upang lumunok.
7. Gamit ang isang stapler
   Ang isang pingga ay ginagamit upang i-multiply ang inilapat na puwersa at mabutas ang papel gamit ang staple.
8. Itaas ang isang tasa
   Ang puwersa na inilalapat natin ay nakasalalay sa timbang at pamamahagi nito. Ang isang ergonomic na hawakan ay nakakatulong na balansehin ang puwersa na kailangan para hawakan at iangat.
9. Tumalon
   
   Ang pagtalon ay nagsasangkot ng lakas ng kalamnan, naipon na nababanat na enerhiya at ang reaksyon ng lupa.
10. Nagtutulak ng shopping cart
    Nangangailangan ito ng paglalapat ng puwersa upang madaig ang pagkawalang-galaw at alitan ng mga gulong, na hindi gaanong epektibo sa makinis na sahig o may mga cart na napapanatili nang maayos.
11. Maghagis ng bola
    Ang braso ay nagsisilbing pingga. Ang trajectory ay tinutukoy ng inilapat na puwersa, anggulo, at paglaban ng hangin.
12. Tug-of-war (tug-of-war)
    Ito ay nagsasangkot ng direktang kompetisyon sa pagitan ng magkasalungat na pwersa. Ang koponan na bumubuo ng pinakamalaking net force ang mananalo.
13. Walisin ang sahig
    Ito ay isang halimbawa ng frictional force na ginagawa sa mga particle, binago ng anggulo at presyon na inilapat sa hawakan.
14. Pigain ang isang tubo ng toothpaste
    Ang isang compressive force ay inilapat, at ang kahusayan ng pagkuha ng mga nilalaman ay nakasalalay sa panloob na presyon at lagkit ng i-paste. Para sa maximum na pagganap ng tubo, pisilin ito mula sa dulo patungo sa nozzle.
15. umupo sa isang upuan
    Ang bigat ng katawan ay bumubuo ng puwersa sa upuan (gravity), na tumutugon sa isang normal na puwersa sa kabaligtaran na direksyon. Nakakatulong ang friction na mapanatili ang katatagan.
16. Akyat hagdan
    
    Kabilang dito ang pagtagumpayan ng gravity at pagbabago ng muscular effort sa gravitational potential energy.
17. Lumangoy
    Ang mga paggalaw ay nagtutulak sa katawan sa pamamagitan ng pagtulak ng tubig pabalik; ang buoyancy at resistance ay tumutukoy sa kahusayan.
18. Tumugtog ka ng instrumento
    Ang mga daliri, braso, o maging ang hangin ay nagsasagawa ng mga tiyak na puwersa na nagmumula sa mga vibrations (tunog) mula sa mga string, lamad, tubo, atbp.
19. Gumamit ng screwdriver
    Nagbabagong puwersa sa isang metalikang kuwintas na nagpapahintulot sa iyo na iikot at ipasok o alisin ang mga turnilyo.
20. Magbukas ng garapon
    
    Nangangailangan ito ng metalikang kuwintas upang mapagtagumpayan ang alitan ng thread at kung minsan ay panloob na presyon dahil sa sealing.

Mga karagdagang halimbawa: mga kagamitan, simpleng makina, at pang-araw-araw na paggalaw

• Naglo-load ng masa sa isang kartilya: Ang paggamit ng isang wheelbarrow (isang simpleng lever-type na makina na may gulong at ehe) ay nagpapaliit sa puwersa na kinakailangan upang magdala ng timbang.
• Pagmamaneho ng mga sasakyan: Binibigyang-daan kang suriin kung paano nakikipag-ugnayan ang mga puwersa ng motor at friction upang gumalaw at magpreno ng mga kotse, bisikleta o motorsiklo.
• Gamit ang kutsilyo (wedge):Kapag pinutol mo ang pagkain gamit ang isang kutsilyo, ang puwersa na ginagawa sa hawakan ay puro sa gilid, na naghihiwalay sa mga materyales.
• Mga pulley at sampayan: Ang pagsasabit ng mga damit o pagbubuhat ng mga kargada gamit ang pulley ay nagpapakita ng pagbabago at pagpapadali ng inilapat na puwersa.
• Nakahilig na eroplano (rampa o karton): Binibigyang-daan kang magbuhat ng mabibigat na bagay nang hindi gaanong pagsisikap, na namamahagi ng puwersa sa mas malaking distansya.
• Pambukas ng lata (lathe): Isang malinaw na halimbawa kung paano pinapadali ng pagpihit ng baras (salamat sa puwersa sa pihitan) sa pagbukas ng mga lata, pagpaparami ng epekto ng inilapat na puwersa.
• Gamit ang guntingAng gunting ay isang double lever. Sa pamamagitan ng pagpindot sa mga hawakan, ang puwersa ay ipinapadala at pinarami sa mga blades, pinuputol ang materyal.
• Pagtulak o paghila ng mga kargadaAng paglipat ng mga kasangkapan o pagkaladkad sa isang kahon ay nagsasangkot ng parehong lakas ng kalamnan at ang paggamit ng mga diskarte (tulad ng paggamit ng mga roller) upang mabawasan ang alitan at gawing mas madali ang paggalaw.
• pagsasanay sa palakasanAng bawat disiplina ay isang inilapat na pagpapakita ng puwersa: sa soccer, ang paghampas ng bola; sa pagbibisikleta, ang paggamit ng mga gear at gulong; sa athletics, ang conversion ng puwersa sa bilis o paglukso.

---

Mga simpleng makina: kung paano ginagawang kapaki-pakinabang na gawain ang puwersa

Ang pagkatuto at pang-araw-araw na buhay ay napapayaman sa pamamagitan ng pagkilala na maraming instrumento at artifact sa bahay ang, sa kanilang sarili, ay mga simpleng makina : mga halimbawa ng puwersa sa pang-araw-araw na buhay tulad ng pingga, inclined plane o pulley.

• Lever: Ang mga tool tulad ng spatula, pambukas ng pinto, o playground seesaw ay dumarami o nagre-redirect ng mga puwersa upang gawing mas madali ang trabaho.
• Ang hilig na eroplano: Ang mga rampa para sa pagbubuhat ng mga kasangkapan o troli ay nagbibigay-daan sa iyo na ipamahagi ang trabaho sa mas malaking distansya, na binabawasan ang agarang pagsisikap.
• Ang duyanAng mga kutsilyo, palakol, at pait ay tumutuon ng puwersa sa cutting edge upang maghiwa o maghiwalay ng mga materyales.
• Ang gulong at eheAng mga wheelbarrow, mga bisikleta, mga hawakan ng pinto, at mga panbukas ng lata ay lahat ay nakikinabang mula sa pinababang alitan upang mapadali ang paggalaw.
• Ang turnilyoMula sa mga garapon sa tuktok ng tornilyo hanggang sa mga kasangkapan sa pagpupulong ng muwebles, pinapalawak nila ang mga linear na puwersa sa mga puwersang umiikot.
• kalo: Ginagamit sa mga sampayan, mga sistema ng pag-angat sa mga garahe, o para sa pagbubuhat ng mga kargada sa mga lugar ng konstruksyon, pinapayagan nilang baguhin ang direksyon at maipamahagi ang inilapat na puwersa.

Mga aktibidad na pang-edukasyon at laro tungkol sa puwersa

Ang isang epektibong paraan upang malaman ang tungkol sa mga puwersa ay sa pamamagitan ng mga hands-on na aktibidad at mga laro sa pagmamasid. Halimbawa:

• Larong Tanong ni Ezekiel: Binubuo ito ng paghula ng mga simpleng makina batay sa mga pahiwatig, na nagsusulong ng pagkakakilanlan ng mga mekanismo na gumagana salamat sa puwersa (levers, pulleys, screws, wedges, atbp.).
• Ibahin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga makina at kasangkapan: Pagmasdan ang mga larawan o kapaligiran sa iyong tahanan upang matuklasan na hindi lamang mga de-motor na aparato ang mga makina. Ang mga gunting, rampa, sampayan, doorknob, at pambukas ng lata ay mga makina din, habang binabago o pinapadali ng mga ito ang paggawa ng tao sa pamamagitan ng mga pangunahing pisikal na prinsipyo.
• Pagsusuri ng mga punto ng aplikasyon ng puwersa: Tukuyin sa bawat kasangkapan o makina kung saan inilalapat ang puwersa, kung paano ito naipapasa at kung ano ang epekto nito (pagbubukas, pagputol, pag-angat, paghihigpit, atbp.).
• eksperimento sa mga materyales: Ihambing kung paano nag-iiba ang dami ng puwersang kailangan kapag nagpuputol ng tinapay kumpara sa kahoy, o kapag nagtutulak ng walang laman na cart kumpara sa isang nakakarga.

Mga madalas itanong tungkol sa mga halimbawa ng puwersa sa pang-araw-araw na buhay

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng masa at timbang?

Ang masa ay ang dami ng materya sa isang bagay, na pare-pareho anuman ang lokasyon nito. Ang bigat ay ang puwersa kung saan kumikilos ang grabidad sa masa na iyon, at nag-iiba ayon sa gravitational field.

Ano ang friction at paano ito nakakaapekto sa paggalaw?

Ang alitan ay isang puwersang sumasalungat sa relatibong paggalaw ng dalawang ibabaw. Mahalaga ito para sa paglalakad nang hindi nadudulas at para rin sa pagpapatakbo ng mga kagamitan at mekanismo, bagama't nagdudulot din ito ng pagkasira at pagkasira.

Paano tayo pinahihintulutan ng lakas ng kalamnan na magsagawa ng mga pisikal na aktibidad?

Kapag ang ating mga kalamnan ay nag-urong, lumilikha ang mga ito ng puwersa na ipinapadala sa mga buto at kasukasuan, na nagbibigay-daan sa atin na magbuhat, magtulak, tumalon, tumakbo, at magsagawa ng maraming iba pang pisikal na aktibidad. Ang pagsasanay at biomechanics ang nagtatakda ng dami ng puwersang magagamit at ang kahusayan kung saan ito inilalapat.

Paano nakikipag-ugnayan ang mga puwersa kapag tayo ay lumalangoy?

Ang paglangoy ay nagsasangkot ng paglalapat ng propulsive force upang sumulong at madaig ang paglaban ng tubig (friction at drag). Ang katawan ay lumulutang dahil sa buoyancy ng tubig, na ginagawang mas madali ang paggalaw kung ang isang hydrodynamic na posisyon ay pinananatili.

Ano ang metalikang kuwintas at paano ito nauugnay sa puwersa?

Ang metalikang kuwintas , o sandali ng puwersa, ay sumusukat sa bisa ng isang puwersa sa pagbuo ng pag-ikot sa paligid ng isang aksis. Ito ay kinakalkula bilang produkto ng puwersa at ng distansya sa aksis.

Paano tayo matutulungan ng pag-unawa sa mga puwersa sa ating pang-araw-araw na buhay?

Ang pag-unawa sa mga puwersa ay nagbibigay-daan sa iyo na i-optimize ang pisikal na pagsusumikap, wastong gumamit ng mga tool at makina, maiwasan ang mga pinsala, at magsulong ng mahusay na mga solusyon sa pang-araw-araw na buhay, mula sa sports hanggang sa mga gawaing bahay.

Transendental na aplikasyon at didactic na halaga ng puwersa

Ang puwersa ay hindi lamang nakakatulong sa pagpapaliwanag ng kapaligiran, kundi ito rin ang pundasyon para sa paglikha ng mga teknolohiya, makina , at solusyon na nagpapadali sa buhay ng tao. Ang pag-unawa dito ay mahalaga para sa mga nagdidisenyo, nagkukumpuni, o nagpapabuti ng mga kagamitan at sistema, mula sa inhinyeriya hanggang sa inilapat na agham. Bukod pa rito, ang proseso ng pagtukoy, pag-eksperimento, at pagmamanipula ng mga puwersa mula pagkabata ay nakakatulong sa pagpapaunlad ng analitikal na pag-iisip at pagkamalikhain.

Dahil sa inspirasyon ng mga makasaysayang pigura tulad ni Hypatia ng Alexandria , na nagtagumpay sa mga balakid sa kanyang paghahangad ng kaalaman, muling pinagtibay ang mensahe: ang pagtatrabaho nang may tiyaga at pagsisikap ay nagbibigay-daan sa atin na gamitin ang ating lakas upang makamit ang mga dakilang layunin. Bukod pa rito, ang pagkilala sa kapangyarihang likas sa mga pang-araw-araw na bagay at makina ang unang hakbang tungo sa pag-unawa at pagbabago ng mundo, hindi lamang sa pamamagitan ng teorya kundi pati na rin sa pamamagitan ng pang-araw-araw na pagsasagawa at inobasyon.

Binabago ng pisika ng puwersa ang pang-araw-araw na buhay sa pagkatuto, talino sa paglikha, at pag-unlad. Sa pamamagitan ng pagmamasid, pagsusuri, at pag-eeksperimento sa mga puwersa sa pinakasimpleng mga gawain at sa pagpapatakbo ng mga tool at simple at kumplikadong mga makina, pinapalakas natin ang ating pag-unawa sa kung paano gumagana ang ating kapaligiran at kung paano tayo makikipag-ugnayan dito nang mahusay at ligtas. Ang pagbabahagi ng kaalamang ito ay nagpapalawak ng mga hangganan ng kung ano ang posible sa pang-araw-araw at propesyonal na buhay, na nagpapaunlad ng kultura ng pagsisikap, pagkamausisa, at tiyaga.