IX. JÕUD LOODUSES


Gravitatsioon


Nähtust, kus kehad tõmbuvad teineteise poole tänu sellele, et neil on mass, nimetatakse gravitatsiooniks.Gravitatsiooniline vastastikmõju, nagu ka kõik ülejäänud, eksisteerib vähemalt kahe keha vahel. Jõudu, mis selle vastastikmõju tugevust iseloomustab, nimetatakse gravitatsioonijõuks.

07_01_gravitatsioon

Isaac Newton tegi oma katsetega kindlaks, et mida suurem on kehade mass, seda tugevam on kehade vaheline gravitatsioonijõud ning mida suurem on kehade vaheline kaugus seda nõrgem on see jõud.

07_04_maa_ymber_paikese

Gravitatsioonijõud hoiab planeete liikumas ümber Päikese, Kuud ümber Maa jne.


Raskusjõud


07_02_raskusjoudKui üheks gravitatsiooniliselt tõmbuvaks kehaks on Maa või mõni teine taevakeha, siis nimetatakse tema gravitatsioo­ni­jõudu ka raskusjõuks. Raskusjõud on alati suunatud maapinna poole (rangelt võttes siiski Maa keskpunkti suunas).

 

Maapinnal (või selle ligidal) asuvale kehale mõjuvat gravitatsioonijõudu (raskusjõudu) saab arvutada valemist:

F=mg

kus: F – raskusjõud (mõõdetuna njuutonites /1N/), m – keha mass (mõõdetuna kilogrammides /1kg/) ja g – raskusjõu tegur (mõõdetuna njuutonites kilogrammi kohta [1N/kg] NB! Maapinnal g=9,8N/kg≈10N/kg).

Mida kõrgemale Maapinnast tõusta, seda väiksemaks muutub kehale mõjuv raskusjõud. Ka on raskusjõud teistel taevakehadel erinev Maal kehale mõjuvast raskusjõust.

07_03_raskusjoud_eri-planeedid

Raskusjõud Kuul on ligikaudu kuus korda väiksem kui Maal


Hõõrdejõud


Kui kaks keha puutuvad teineteisega kokku, siis esineb nende vahel vastastikmõju, mida nimetatakse hõõrdumiseks ning mis takistab nende kehade liikumist teineteise suhtes. Selle vastastikmõju tugevust iseloomustatakse hõõrdejõu abil.

07_05_h66rdej6ud

Hõõrdejõud on alati vastassuunaline keha liikumisele. Hõõrdejõud tekib, sest kehade pinnakonarused haakuvad teineteisega.

Hõõrdejõudusid on kolme liiki: seisuhõõrdejõud, liugehõõrdejõud ja veerehõõrdejõud.

07_07_seisuh66re

Seisu­hõõr­de­jõud on jõud, mis takistab keha liikuma hakkamist. Keha hakkab liikuma vaid siis, kui temale mõjuv veojõud on suurem kui seisuhõõrdejõud. Kui üks keha libiseb mööda teise pinda, nimetatakse nende vahel mõjuvat jõudu liugehõõrdejõuks. Kui aga üks keha veereb mööda teist, mõjub nende vahel veerehõõrdejõud. Samades tingimustes on seisuhõõrdejõud neist kõige suurem. Seega on keha liikumas hoidmiseks tarvis rakendada väiksemat jõudu kui keha liikuma saamiseks.

Liugehõõrdejõud sõltub kolmest tegurist: kehadevahelisest survest ehk rõhumisjõust, kehade pinnatöötlusest ja kokku puutuvatest materjalidest.

Mida tugevamini kehi kokku suruda, seda tugevam on nende vahel mõjuv hõõr­dejõud. Seega kui soovime vähendada hõõrdumist, peame vähendama kehade vahelist survet. Hõõrdumise suurendamiseks tuleb aga kehi tugevamini teineteise vastu suruda.

Mida suuremad on kokku puutuvate kehade pinnakonarused, seda tugevam on kehade vahel mõjuv hõõrdejõud. Seega kui soovime hõõrdumist suurendada, peame kokku puutuvate pindade krobelisust suurendama, kui aga vähendada, siis vähendama  – näiteks pindu lihvima või asetama pindade vahele õli  või mõnda muud määret, mis pinnakonarused tasandab.

Hõõrdejõud sõltub kokku puutuvate kehade materjalist. Erinevate materjalide molekulide vahel mõjuvad erineva tugevusega jõud. Seega tuleb vajaliku hõõrdejõu saamiseks valida sobivalt kokku puutuvate pindade materjalid.

Samuti on hõõrdejõudu võimalik oluliselt vähendada kui asendada libisemine veeremisega.

07_06_liuge_vs_veereh66re


Elastsusjõud


07_10_deformeerinud_pallÜheks kehadevahelise vastastikmõju ilmnemiseks on ka kehade kuju muutumine vastastikmõju tulemusena. Keha kuju muutumist nimetatakse deformatsiooniks. Deformeeritud kehas tekib jõud, mis püüab taastada keha esialgset kuju. Seda jõudu nimetatakse elastsusjõuks.

Elastsusjõud, mis tekib kehas on sama suur kui keha deformeeriv jõud, kuid on sellega võrreldes vastassuunaline.07_09_elastusj6u_s6ltuvus_deformats

Elastsusjõu tekkimist deformeeritud kehas saab selgitada keha koostisosakeste vahel mõjuvate jõudude muutumisega. Kui osakesi teineteisele lähendada, hakkavad need tõukuma, kui aga eemaldada, siis tõmbuma.

Kui keha kuju peale deformeeriva jõu mõju lõppemist elastsusjõu mõjul taastub, nimetatakse deformatsiooni elastseks, kui keha algne kuju ei taastu, on deformatsioon plastne.


Dünamomeeter


Mõõteriista, millega saab mõõta kehale mõjuvat jõudu, nimetatakse dünamomeetriks.

07_08_dynamomeeter

Lihtsaim dünamomeeter koosneb vedrust, mida on võimalik mõõdetava jõu abil deformeerida. Seega põhineb dünamomeetri töö vedrus tekkiva elastsusjõu mõõtmisel – mida suuremaks muutub vedru deformatsioon, seda suurem elastsusjõud temas tekib.


Resultantjõud. Tasakaaluolek


Kui kehale mõjub samaaegselt mitu jõudu, siis nende mõjud liituvad (resulteeruvad), kusjuures jõudude liitmisel tuleb arvestada nii nende suuruse kui ka suunaga.

07_12_f1_f2Kui liituvad samasuunalised jõud, siis nende poolt avaldatav mõju tugevneb,

07_11_f1-f2

kui aga vastassuunalised jõud, siis mõju hoopis väheneb.

Ehk kokkuvõttes:

07_13_resultantj6u_valem

kus R – kehale mõjuv resultantjõud, F1 ja F2 – kehale mõjuvad jõud – kõiki jõudusid mõõdetakse njuutonites (1N).

Jõudusid võib mõõta ka njuutoni kordsetes ühikutes (kN, mN, GN jne), kuid nende liitmisel tuleb jälgida, et kõik liidetavad jõud oleksid esitatud samades ühikutes.

Valemis kasutame märki „+“, kui kehale mõjuvad jõud on samasuunalised. Märki „-“ kasutame kui kehale mõjuvad jõud on vastassuunalised. Põhikoolis me ei käsitle olukorda kui jõud mõjuvad teineteise suhtes nurga all.

Kui kehale mõjuvate jõudude resultant on võrdne nulliga, siis öeldakse, et need jõud tasakaalustavad (ka kompenseerivad) üksteist. Taolist olukorda, kus kehale mõjub mitu jõudu, kuid nende resultant on null, nimetatakse keha tasakaaluolekuks.

07_14_tasakaaluolek

Kui resultantjõu väärtuseks tuleb negatiivne arv, tähendab see, et vastassuunaliste jõudude liitmisel oli suuremaks jõuks teine liidetav ning seetõttu on resultantjõud suunatud sellega samas suunas.


Rõhumisjõud. Rõhk


07_15_r6humisj6udJõudu, mis mõjub risti pinnaga, nimetatakse rõhu­mis­jõuks.

Rõhumisjõudu on otstarbekas iseloomustada taan­da­des selle mõju mingile pinnale – vastavat füüsikalist suurust nimetatakse rõhuks.

Pinnale avaldatavat rõhku arvutatakse valemist:

07_16_r6hu_valem

kus: p – rõhk (mõõdetuna paskalites [1Pa=1N/1m2]), F – jõud (mõõdetuna njuutonites [1N]) ja S – pindala (mõõdetuna ruutmeetrites [1m2]).07_15_r6hk

Seega, mida tugevam jõud, pinnale mõjub, seda suurem on pinnale avaldatav rõhk; kui sama jõud mõjub aga suuremale pinnale, siis on tema poolt avaldatav rõhk väiksem.

 

Advertisements