V tomto článku budeme diskutovat o tom, jaký je rozdíl mezi vnitřními a vnějšími silami.

Vnitřní síly jsou síly působící zevnitř systému, zatímco vnější síly jsou síly působící na systém z okolí.

Rozdíl mezi vnitřními a vnějšími silami

Co je vnitřní síla?

Vnitřní síla působící v objektu nezpůsobuje zrychlení objektu v klidu, ale dochází k vnitřním akcím, které vedou ke změně energie systému.

Vnitřní síly jsou síly působící v systému, které mohou být způsobeny dipólovým momentem, pohybem molekul nebo nabitých částic, hustotou atd. Příklady vnitřních sil jsou gravitační síla, elektrické a magnetické síly, síla pružiny atd.

V důsledku vnitřních akcí se potenciální nebo kinetická energie předmětu mění na mechanickou energii předmětu, kterou systém zachovává. Protože zrychlení objektu způsobené vnitřními silami je nulové, znamená to, že neexistuje žádná hybnost objektu, a proto je práce vykonaná systémem vždy nulová a šetří se i mechanická energie. Vnitřní síla je tedy konzervativní silou.

Jak vnitřní síly působí na systém?

Vnitřní síly v systému působí v opačném směru, čímž se ruší a výsledkem je nulový výstup.

Zdá se, že vnitřní síly většinou odolávají změnám způsobeným vnějšími silami nebo v reakci na vnější činitele, které mohou být způsobeny interakcí elektrického, magnetického pole nebo změnou teploty.

Když vodič je vystaven elektrickému polise nabitá částice pohybuje po šroubovici, ale nezpůsobuje žádnou vnější změnu na objektu ani nezpůsobuje zrychlení těžiště. Pohyb nabitá částice vytváří magnetické pole produkce v důsledku rotace elektrické částice.

Při vložení materiálu s magnetickými charakteristikami do magnetického pole se dipóly uspořádají ve směru pole. Čáry magnetického toku procházející uvnitř způsobují, že se magnetické spinové dipóly vyrovnají podle pole.

Objekt vždy působí silou v důsledku gravitace Země, která závisí na hmotnosti objektu.

Co je to vnější síla?

Vnější síly jsou síly působící na systém v důsledku vnějšího působení.

Vnější síly způsobují, že se objekt přemístí nebo odolává pohybu zrychlujícího se objektu. Některé vnější síly jsou aplikovaná síla, odpor vzduchu, tahová síla, normálová síla, třecí síla atd.

Objekt v klidu má nulovou kinetickou energii, když na objekt působí vnější síla, potenciální energie se přeměňuje na kinetickou energii, která se využívá při zrychlování objektu, dokud nezažije sílu, která odolává jeho pohybu, v důsledku čehož se kinetická energie se opět přemění na potenciální energii.

Práce se provádí ve směru působící síly. Pokud je odvedená práce pozitivní, znamená to, že systém získává energie ve formě potenciální energie nebo kinetické energie, a pokud dojde ke ztrátě energie ze systému, pak je vykonaná práce negativní.

Jak vnější síly působí na systém?

Podle Newton's First Zákon pohybu,,objekt bude ve stavu klidu na nepřetržitém pohybu konstantní rychlostí, dokud a dokud na tělo nebude působit nějaká vnější síla."

Vnější síla je vyžadována buď k urychlení těla, nebo k odporu proti pohybu objektu. Může to být aplikovaná síla, normálová síla způsobená hmotností systému, síla způsobená odporem vzduchu nebo třecí silou působící na těleso, které brání pohybu tělesa, které jej táhne zpět.

Stejná a opačná síla působící na předmět ve směru opačném k normálové síle v důsledku hmotnosti a geometrie a po délce předmětu je tahová síla. Tato síla se vytváří po celé délce těla, když je na materiál aplikováno zatížení.

Příklady

Proberme několik příkladů, abychom pochopili vnitřní a vnější síly působící na objekty.

Auto lezení do kopce

Představte si auto šplhající do kopce. T je tahová síla, N je normálová síla, síla způsobená třením a odporem vzduchu působící dozadu a síla způsobená gravitací působí směrem k zemi z těžiště.

Aby auto vyjelo do strmějšího kopce, musí mu dát větší akceleraci. Čím strmější je sklon vozovky, tím více musíte zajistit zrychlení, protože vnitřní síla způsobená gravitací směřuje dozadu a také třecí síla a odpor vzduchu táhnou vůz ze svahu dolů.

Čím větší síla působí směrem vzad, tím stejná síla bude potřeba, aby auto vyjelo do kopce; to vytvoří tahovou sílu reagující vpřed, která udržuje vůz v akceleraci vpřed.

Muž tlačí náklad

Uvažujme člověka, který tlačí břemeno o hmotnosti 'm', síla způsobená gravitací na objekt je 'mg'. Normálová síla je proti váze břemene.

Když je použita síla k posunutí objektu, třecí síla působí na povrch předmětu současně při tření o zem. Čím větší je hmotnost předmětu, tím více bude působit třecí síla. Tření povrchu závisí na vzoru povrchu, menší tření vznikne, pokud je povrch hladký, větší drsnost povrchu bude větší. zrychlující se třecí síla na předmět na povrchu.

Stahování a rozpínání hornin

Stahování a roztahování horniny tvořící štěrbiny na povrchu hornin je způsobeno tepelným mícháním a měnícími se povětrnostními podmínkami, které způsobují štěpení a erozi hornin.

Během chladného počasí se molekulární vzdálenost tvořící horniny smršťuje, zatímco v horkých létech se molekulární vzdálenost rozšiřuje, což má za následek tvorbu štěpů na horninách. To je způsobeno pouze vnitřními aktivitami probíhajícími ve složení horniny v důsledku absorpce a emisivity slunečních paprsků.

Závaží připevněné na kladce

Uvažujme kladku s hmotami připevněnými na obou koncích lana, m₂>m₁. Vzhledem k tomu, že hmotnost m₂ je větší než m1, m₂ zrychlí dolů. V důsledku hmotnosti působící na oba konce lana bude tažná síla vytvořena po celé délce lana.

Síla působící na hmotnost m₁ je součet vnější síly v důsledku napětí v laně v důsledku připojené hmoty a vnitřní síly v důsledku gravitace působící směrem dolů a daný vztahem,

F₁=Tm₁g

m₁a₁=Tm₁g

Od zrychlení hmoty m₁ je nahoru ve směru opačném k síle způsobené gravitací, proto je záporná.

Síla působící na hmotnost m₂ je gravitační síla ve směru zrychlení hmoty a opačná k tahové síle působící po délce lana od kladky.

F₂=m₂gT

m₂a₂=m₂gT

Na jakých faktorech závisí vnitřní a vnější síly?

Vnitřní a vnější síly ve skutečnosti závisí na vnitřních i vnějších faktorech a velikosti síly působící na objekt.

Vnitřní síly v systému závisí na dipólových momentech, vnitřním teple systému, emisivitě, teplotě systému a okolí, složení, hmotnosti, hustotě, separaci mezi molekulami tvořícími systém, pohybu částic v systému. , geometrie systému, molekulární složení, kovalentní vazby mezi atomy, počet volných částic atd.

Vnější síly závisí na vnějších vlastnostech ovlivněných systémem, jako je kolik je a použitá síla, normálová síla způsobená hmotností a uspořádáním, třecí síla způsobená povrchem v kontaktu s předmětem, odpor vzduchu, tahová síla atd.

Přečtěte si více o Typy vnějších sil: vyčerpávající vhled.

Často kladené otázky

Jaké síly působí na předmět plovoucí na hladině vody?

Síla, která způsobuje, že předmět plave na vodě, je vztlaková síla.

Vztlaková síla působí směrem nahoru na předmět v důsledku objemu vody, což je vnější síla, zatímco vnitřní síla předmětu, která je silou způsobenou gravitací, působí vždy směrem dolů.

Jaké jsou různé síly použité na kulku vypálenou z pušky?

Při vystřelení kulky je zrychlující síla aplikována na kulku, která je stejná a opačná než zpětná síla na zbrani.

Když je kulka ve vzduchu a prochází vzduchovým sloupcem, odpor vzduchu táhne pohyb kulky, díky čemuž třecí síla vstupuje do aktu, když kulka prochází kartáčováním vzduchu, zatímco gravitační síla působí dolů.

Jaké síly jsou spojeny se sportovcem při běhu?

Sportovec je schopen běžet díky gravitační síle působící směrem dolů a třecí síle, která brání atletovi upadnout.

Nejdůležitější je svalová síla, kterou sportovec potřebuje ke zrychlení svého těla, což je vnitřní síla zapojená sportovcem.

Proč se těžiště předmětu nemění působením vnitřních sil?

Při zrychlení objektu se těžiště pohybuje spolu s ním.

Objekt se nezrychluje kvůli vnitřním silám, takže těžiště zůstává konstantní.

Proč je síla pružiny vnitřní silou?

Síla pružiny pomáhá pružině získat její původní tvar. Každá pružina má jiné konstanty pružiny.

Když je pružina zatížena, napíná se a získává potenciální energii, která se přeměňuje na kinetickou energii, zatímco se pružina snaží vrátit do svého původního tvaru a velikosti, což má za následek harmonické oscilace.

Také čtení:

• Odstředivá síla vs Coriolisova síla
• Je svalová síla kontaktní síla
• Točivý moment vs síla
• Elektrostatická síla a pole
• Jak najít čistou sílu s hmotností a rychlostí
• Příklad statické síly
• Záporná elektrostatická síla
• Je gravitační síla centrální silou
• Je podpůrná síla kontaktní síla
• Jak najít normálovou sílu mezi dvěma bloky