Sile i Newtonovi zakoni

Sila je vektorska fizikalna veličina kojom opisujemo utjecaj na promjenu oblika (strukture) tijela, njegove brzine ili općenito međudjelovanje dvaju sustava. Njezina je fizikalna oznaka \(\vec{F}\), a osnovna mjerna jedinica Newton [N].

Prvi Newtonov zakon (zakon tromosti)

Tijelo zadržava stanje mirovanja ili jednolikog pravocrtnog gibanja (\(v=\) const.) sve dok je rezultantna sila na njega jednaka nuli (\(F_{rez}=0\)). Na tijelo može djelovati više sila, ali je ukupni doprinos tih sila jednak nuli, tj. njihov je vektorski zbroj (rezultantna sila) jednak nuli.

Drugi Newtonov zakon (temeljni zakon gibanja)

Ako je rezultantna sila na tijelo različita od nule, tj. ako postoji rezultantna sila na tijelo, to će se tijelo gibati jednoliko ubrzano u smjeru rezultantne sile.

Akceleracija tijela proporcionalna je rezultantnoj sili koja djeluje na tijelo i obrnuto je proporcionalna masi toga tijela.

Treći Newtonov zakon (zakon akcije i reakcije)

Treći Newtonov zakon govori nam da svaka sila (akcija) izaziva silu (reakciju) koja je po iznosu jednaka sili koja ju je izazvala, ali je suprotno orijentirana. Odnosno, svaka sila ima protusilu.

Ako tijelo A djeluje na tijelo B silom \(\vec{F_A}\) onda i tijelo B djeluje na tijelo A silom \(\vec{F_B}\) koja je po iznosu jednaka sili \(\vec{F_A}\), ali je suprotne orijentacije.

Sila teža i reakcija podloge

Zemlja privlači tijelo mase \(m\) prema svojem središtu silom koju zovemo sila teža. Označavamo ju \(F_g \) i ona je po iznosu jednaka:

Reakcija podloge je sila kojom podloga djeluje na tijelo i uvijek je okomita na samu podlogu. Ovu silu najčešće označavamo s \(\vec{N}\).

Na slici možemo vidjeti da sila podloge i sila teža ne moraju nužno ležati na istom pravcu (imati isti smjer) jer sila teža djeluje uvijek prema središtu zemlje.

Sila trenja

Trenje definiramo kao silu koja se opire gibanju. Svaku podlogu karakterizira određeni faktor trenja koji označavamo slovom \(\mu \) ("mi").

Sila trenja jednaka je umnošku faktora trenja i sile reakcije podloge, a njen je smjer suprotan od smjera gibanja tijela.

Elastična sila i sila napetosti

Elastičnu silu definiramo kao mjeru opiranja elastične tvari sabijanju ili rastezanju. Odnosno, elastična tvar želi ostati u ravnotežnom položaju i sila elastičnosti uvijek djeluje prema ravnotežnom položaju.

Sila elastičnosti po iznosu je jednaka umnošku konstante elastičnosti \(k\), koja je specifična za svaku elastičnu tvar, i pomaka od ravnotežnog položaja \(x\):

Silu napetosti označavamo slovom \(\vec{T}\) ili \(\vec{F_N}\) i ona uvijek djeluje u smjeru niti.

Za tijelo koje miruje učvrščeno na niti vrijedi jednakost:

Kolotura

Na koloturi promatramo sustav dviju masa na niti koju mogu mirovati ili se gibati. Iznos sile napetosti na svako je tijelo jednak.