Dan Olsson den 2 mars 2013 kl. 20.21

2013-03-02T20:21:17Z

← Äldre version		Versionen från 2 mars 2013 kl. 15.21
Rad 1:		Rad 1:
	~~{{Olika betydelser}}~~
	[[Fil:Force.png\|miniatyr\|Några exempel på krafter]]		[[Fil:Force.png\|miniatyr\|Några exempel på krafter]]
	Begreppet '''kraft''' är en [[abstraktion]] inom [[fysik]]en för att förklara och beskriva orsaken till förändringar i ett [[system]]s [[rörelse (fysik)\|rörelse]]. Kraftbegreppet infördes i dagens formulering av Isaac Newton. Inom den klassiska fysiken förklarar [[Newtons tre rörelselagar]] kroppars rörelse under inverkan av krafter, dessa tre lagar kan sägas definiera krafter som verkar på ett system.		Begreppet '''kraft''' är en [[abstraktion]] inom [[fysik]]en för att förklara och beskriva orsaken till förändringar i ett [[system]]s [[rörelse (fysik)\|rörelse]]. Kraftbegreppet infördes i dagens formulering av Isaac Newton. Inom den klassiska fysiken förklarar [[Newtons tre rörelselagar]] kroppars rörelse under inverkan av krafter, dessa tre lagar kan sägas definiera krafter som verkar på ett system.

Dan Olsson den 2 mars 2013 kl. 20.20

2013-03-02T20:20:49Z

Visa ändringar

Dan Olsson: 1 version

2013-02-24T19:46:32Z

1 version

Ny sida

{{Olika betydelser}}
[[Fil:Force.png|miniatyr|Några exempel på krafter]]
Begreppet '''kraft''' är en [[abstraktion]] inom [[fysik]]en för att förklara och beskriva orsaken till förändringar i ett [[system]]s [[rörelse (fysik)|rörelse]]. Kraftbegreppet infördes i dagens formulering av [[Isaac Newton]]. Inom den klassiska fysiken förklarar [[Newtons tre rörelselagar]] kroppars rörelse under inverkan av krafter, dessa tre lagar kan sägas definiera krafter som verkar på ett system.
De tre lagarna är:
# En kropp utan yttre kraftpåverkan förblir i sitt tillstånd av vila eller likformig, rätlinjig rörelse.
# Ändringen per tidsenhet av en kropps rörelsemängd är proportionell mot den verkande kraften och ligger i dennas riktning.
# Mot varje kraft svarar en annan lika stor och motsatt riktad kraft, så att de ömsesidigt mellan två kroppar verkande krafterna alltid är lika stora och motsatt riktade.

== Enhet ==
Enheten för kraft är [[newton (enhet)|newton]] (N). 1 newton definieras som den kraft som krävs för att [[acceleration|accelerera]] en massa på 1 [[kilogram|kg]] med 1 [[meter]]/[[sekund]]². Äldre enheter är [[hektopond]] och [[dyn (enhet)|dyn]].

== Definitioner ==
En kraft är en fysikalisk storhet med en storlek och en riktning. Krafter som verkar på ett objekt kan sålunda representeras med [[vektor]]er och adderas (med vektoralgebra) till en nettokraft. Om nettokraften är skild från noll förändras objektets rörelsevektor, det vill säga dess ''[[fart]]'' eller ''rörelseriktning'' (eller båda delarna).

Enligt [[Isaac Newton|Newtons]] andra lag definieras en kraft genom förändringen av ett systems rörelsemängd över tiden.
: <math> F = {\Delta (mv) \over \Delta t} </math>
Där <math> \Delta </math> anger en förändring av storhetena <math> mv</math> ([[rörelsemängden]], systemets [[massa]] gånger [[hastighet]]) och <math> t</math> (tiden). Då tidsdifferensen görs allt mindre, erhålls i gränsövergången då <math> \Delta t </math> går mot noll den [[momentan]]a kraften som verkar på systemet.

: <math> F = {d(mv) \over dt} </math>

Kraften definieras då som [[derivata|tidsderivatan]] av rörelsemängden. Inom [[Klassisk fysik|klassisk dynamik]] är ofta systemets [[massa]] konstant under tiden kraften verkar och då förenklas Newtons andra lag till:

: <math> F = m {d v \over dt} \Leftrightarrow F = ma </math>

Där <math> a </math> är systemets acceleration och <math> m </math> är systemets massa.

Referenssystem där Newtons andra lag på formen <math> F = {d(mv) \over dt} </math> gäller kallas '''inertialsystem''' och innebär att systemet i sig inte accelererar. Denna idealisering passade in i dåtidens naturfilosofiska tro på ett absolut rum och en absolut tid. Ett äkta inertialsystem finns i egentlig mening inte, men för praktiska ändamål kan man ändå i de flesta fall hitta ett referenssystem som är en god approximation till ett inertialsystem. I vissa fall är referenssystemet ''[[jorden]]'' en tillräckligt god approximation av ett inertialsystem, men om man studerar [[planetsystem]]et kan man till exempel välja ett referenssystem som fixeras i avlägsna [[stjärna|stjärnor]] och [[galax]]er. Tron på ett absolut rum ledde vetenskapsmännen att söka efter detta i och med fastställandet av ljusets hastighet i [[James Clerk Maxwell|Maxwells]] ekvationer, se vidare [[eter (fysik)|etern]].

== Krafternas orsak ==
Enligt [[modern fysik]] skapas krafter av [[växelverkan]], som uppstår mellan [[elementarpartiklar]]. Ovanför atomnivå finns [[gravitation]]en och [[elektromagnetism]]en. Elektromagnetismen ger upphov till många av de krafter som förekommer i makroskopisk skala, bland annat [[normalkraft]], [[friktion]] och [[ytspänning]].

=== De fyra fundamentala naturkrafterna ===
* [[Gravitation]]
* [[Elektromagnetisk kraft]]
* [[Stark växelverkan|Stark kärnkraft]]
* [[Svag växelverkan|Svag kärnkraft]]
Se vidare [[Fundamental växelverkan]]

=== Konservativa krafter ===
* [[Gravitationskraft]]
* [[Coulombkraft]]

=== Dissipativa krafter ===
* [[Friktion]]

=== Fiktiva krafter ===
* [[Corioliskraft]]
* [[Centrifugalkraft]]

== Krafter och potentialer ==
Den matematiska formuleringen av kraftbegreppet är starkt kopplat till det beskrivna systemets totala energi. I den enklaste formen är ett systems totala energi summan av den [[potentiell energi|potentiella]] och den [[kinetisk energi|kinetiska]] energin hos systemet. Den potentiella energin kopplas till den kraft som systemet påverkas av, till exempel en elektrisk kraft som verkar på en elektrisk laddning i ett elektriskt fält.

Den elektriska Coulombkraften mellan två laddade partiklar <math> q_1 </math> och <math> q_2 </math> på avståndet <math> r </math> från varandra skrivs som:

: <math> F = - k { q_1q_2 \over r^2} </math>

Detta kan omskrivas till en elektrisk potential upplevd av <math> q_1 </math> givet av laddningen <math> q_2 </math>

: <math> V = k { q_1q_2 \over r} </math>

Likaledes kan den gravitationella kraften mellan två massor <math> m_1 </math> och <math> m_2 </math> på avståndet <math> r </math> från varandra skrivs som:

: <math> F = G { m_1m_2 \over r^2} </math>

Detta kan omskrivas till en gravitationell potential upplevd av <math> m_1 </math> givet av massan <math> m_2 </math>

: <math> V = - G { m_1m_2 \over r} </math>

== Historik ==
[[Aristoteles]] ansåg att en kraft (han använde dock inte detta uttryck) behövdes för att hålla en kropp i rörelse. Sålunda går Newtons och Aristoteles syn på rörelse stick i stäv mot varandra. Med Newtons definition krävs en kraft för att ''förändra'' en kropps rörelse. En kropp i absolut [[vakuum]] och långt från annan [[materia]] skulle sålunda bete sig helt olika enligt dessa två förklaringar. Vidare hävdade Aristoteles även att olika tunga föremål faller olika fort.

[[Galileo Galilei]] utförde experiment för att studera fallande kroppar och tog genom sina studier första steget mot en omvälvning av den förhärskande bilden av hur kroppar påverkas av krafter, bland annat hävdade han att tunga och lätta föremål faller lika fort, något som han enligt en välkänd myt ska ha demonstrerat genom att släppa olika tunga föremål från [[lutande tornet i Pisa]].

Den danske [[astronom]]en [[Tycho Brahe]] utförde noggranna studier på [[himlakropp]]ar och noterade deras rörelser i tabeller. Under sin tid som hovastronom mötte Brahe den matematiskt begåvade [[Johannes Kepler]]. Kepler systematiserade Brahes tabeller och fann att himlakropparna följde vissa mönster. Han härledde ur Brahes tabeller [[Keplers lagar]] för himlakropparna. Slutsatsen av Keplers arbeten var att himlakropparna rörde sig i [[Ellips (matematik)|ellips]]er med solen i ena brännpunkten. Newtons arbete under slutet av 1600-talet förklarade Keplers lagar, varför olika tunga föremål faller lika fort och mycket annat. För första gången gavs en enhetlig teori för kroppars rörelse. Genom Newtons arbete sammanbands den [[celest mekanik|celesta mekaniken]] med mer närliggande mekanik (lutande plan, fallande kroppar). Newton ledde sålunda en revolution genom att hävda att samma principer styr experiment utförda på jorden och himlakropparnas rörelser. Under 1700- och 1800-talen utarbetades olika förfiningar av Newtons teorier, bland annat [[d'Alembert]]s princip, [[Joseph Louis Lagrange|Lagrange]]s arbeten och [[William Rowan Hamilton|Hamilton]]s formulering av lagen om minimal [[verkan (fysik)|verkan]] - [[Hamiltons princip]]. Genom dessa senare arbeten gavs mekaniken och kraftbegreppet en konsistent förklaring och kraftfulla metoder för problemlösning och teoribyggande sattes på plats. Viktiga bidrag rörande kraftbegreppet och tillhörande teorier gavs också av bland annat [[Leonhard Euler|Euler]], [[Bernoullie]] och [[Laplace]].

I och med [[James Clerk Maxwell|Maxwell]]s formulering av lagarna för [[elektromagnetism]] framkom att [[ljusets hastighet]] i vakuum intar en särställning inom fysiken. Under de senare decennierna av 1800-talet arbetades intensivt med att förklara ljusets hastighet inom ramen för den Newtonska mekaniken och Maxwells [[elektrodynamik]]. Detta arbete byggde på existensen av idén om det absoluta rummet och den absoluta tiden, såsom [[postulat|postulerats]] i den newtonska mekaniken. [[Albert Abraham Michelson|Michelson]] och [[Edward Williams Morley|Morley]] genomförde ett berömt experiment ([[Michelson–Morleys experiment]]) för att påvisa ljusets hastighet genom [[Eter (fysik)|eter]]n, dock utan framgång. Slutligen löstes denna fråga av [[Albert Einstein]] som postulerade vad ingen annan fysiken vågat - Newton hade fel om det absoluta rummet och den absoluta tiden. Einsteins arbete, som resulterade i den [[Speciella relativitetsteorin|speciella]] och den [[allmänna relativitetsteorin]], kullkastade Newtons principer och gav en ny förklaring på den celesta mekaniken. Himlakroppar hålls i sina banor kring varandra på grund av en materiaansamlings [[krökning]] av den så kallade [[rumtid]]en.

Decennierna efter Einsteins arbete utvecklades [[kvantmekanik]]en som förklarade den diskrepans mellan teori och experiment vad gäller mycket små fysikaliska system ([[svartkroppsstrålning]], atomära [[spektrum|spektra]], mm). Enligt denna teori förklaras kraftbegreppet som ett utbyte av kraftförmedlande [[partikel|partiklar]], till exempel [[foton]]en för elektromagnetiska krafter.

Idag råder ett febrilt arbete för att söka hitta en teori som förklarar diskrepansen mellan kvantmekanik och den allmänna relativitetsteorin. Se till exempel [[Loop kvantgravitation|loopkvantgravitation]] och [[strängteori]].

== Relaterade storheter ==
Kraft används för att direkt härleda [[energi]] och [[tryck]]. Energi omsätts om kraften får verka i en viss sträcka, energimängden blir då proportionell mot kraften och mot sträckan. Tryck är kraft per ytenhet. I vardagligt tal förekommer uttryck som "elektrisk kraft", och det är vanligtvis ett felaktigt uttryck. Man brukar mena elektrisk effekt eller möjligen elektrisk energi. Våra tankar förleds också av den vardagliga erfarenheten av handkraft; vi blir trötta av att hålla ett tungt föremål. Vi överför ingen energi till det föremål vi håller stilla, men våra kroppsfunktioner omsätter ändå mer energi än vanligt, som avgår som spillvärme.

{{SI}}

[[Kategori:Fysikaliska storheter]]
[[Kategori:Mekanik]]
[[Kategori:Wikipedia:Basartiklar]]
{{Link GA|de}}
{{Link GA|en}}

[[af:Krag]]
[[am:ጉልበት]]
[[ar:قوة]]
[[an:Fuerza]]
[[as:বল]]
[[ast:Fuercia]]
[[az:Qüvvə (fiziki kəmiyyət)]]
[[bn:বল]]
[[zh-min-nan:La̍t]]
[[be:Сіла]]
[[be-x-old:Сіла (фізычная велічыня)]]
[[bg:Сила]]
[[bs:Sila]]
[[ca:Força]]
[[cs:Síla]]
[[sn:Manikidzo]]
[[cy:Grym]]
[[da:Kraft]]
[[de:Kraft]]
[[et:Jõud]]
[[el:Δύναμη]]
[[en:Force]]
[[es:Fuerza]]
[[eo:Forto]]
[[ext:Huerça]]
[[eu:Indar]]
[[fa:نیرو]]
[[hif:Taagat]]
[[fr:Force (physique)]]
[[ga:Fórsa]]
[[gv:Forse]]
[[gd:Neart]]
[[gl:Forza]]
[[gan:力]]
[[gu:બળ]]
[[hak:Li̍t]]
[[ko:힘 (물리)]]
[[hi:बल (भौतिकी)]]
[[hr:Sila]]
[[io:Forco]]
[[id:Gaya (fisika)]]
[[ia:Fortia]]
[[is:Kraftur]]
[[it:Forza]]
[[he:כוח (פיזיקה)]]
[[kn:ಬಲ]]
[[ka:ძალა]]
[[kk:Күш]]
[[ht:Fòs]]
[[la:Vis]]
[[lv:Spēks]]
[[lt:Jėga]]
[[hu:Erő]]
[[mk:Сила]]
[[ml:ബലം]]
[[mr:बल]]
[[mzn:نیرو]]
[[ms:Daya (fizik)]]
[[mn:Хүч]]
[[nl:Kracht]]
[[new:तिबः]]
[[ja:力]]
[[frr:Krääft (füsiik)]]
[[no:Kraft]]
[[nn:Kraft]]
[[oc:Fòrça]]
[[uz:Kuch]]
[[pnb:زور]]
[[km:កម្លាំង]]
[[pl:Siła]]
[[pt:Força]]
[[kaa:Ku'sh]]
[[ro:Forță]]
[[qu:Kallpa]]
[[rue:Сила]]
[[ru:Сила]]
[[sa:परस्परक्रिया]]
[[sc:Fortzas]]
[[sco:Poust (naitural philosophy)]]
[[sq:Forca]]
[[scn:Forza]]
[[si:බලය]]
[[simple:Force (physics)]]
[[sk:Sila]]
[[sl:Sila]]
[[ckb:ھێز (فیزیک)]]
[[sr:Сила]]
[[sh:Sila]]
[[su:Gaya]]
[[fi:Voima (fysiikka)]]
[[tl:Lakas]]
[[ta:விசை]]
[[th:แรง]]
[[tr:Kuvvet]]
[[uk:Сила]]
[[ur:قوت]]
[[vec:Forsa]]
[[vi:Lực]]
[[war:Kusog]]
[[yi:קראפט]]
[[yo:Ipá (físíksì)]]
[[zh-yue:力]]
[[zh:力]]

Kraft - Versionshistorik

Dan Olsson den 2 mars 2013 kl. 20.21

Dan Olsson den 2 mars 2013 kl. 20.20

Dan Olsson: 1 version