Wyobraź sobie cegłę. Leży na stole. Na tę cegłę działają dwie siły.
Siła Ciężkości: Ciągnie w dół
Pierwsza siła to siła ciężkości. Inaczej grawitacja. Myśl o niej jak o niewidzialnej lince. Łączy cegłę ze środkiem Ziemi.
Ta linka ciągnie cegłę w dół. Zawsze. Bez względu na wszystko.
Im większa masa cegły, tym silniejsze to ciągnięcie. Wyobraź sobie małą, lekką cegłę i dużą, ciężką cegłę. Ta cięższa będzie bardziej ciągnięta w dół.
Jak magnes przyciągający metal. Tylko że tutaj magnesem jest cała Ziemia.
Siła ciężkości powoduje, że wszystko, co podrzucisz, spada na ziemię. Jabłko z drzewa. Piłka do koszykówki. Ty, gdy skaczesz.
Symbolicznie oznaczamy ją literą Fg. Strzałka skierowana w dół reprezentuje kierunek działania.
Pomyśl o skoczku spadochronowym. Grawitacja ciągnie go w dół. Dlatego spada, dopóki nie otworzy spadochronu.
Siła Reakcji Podłoża: Pcha w górę
Druga siła to siła reakcji podłoża. Brzmi skomplikowanie? Spokojnie!
To siła, którą stół (lub cokolwiek innego pod cegłą) wywiera na cegłę. Pcha ją w górę.
Dlaczego stół to robi? Bo cegła naciska na stół. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona, każda akcja powoduje reakcję. Równą co do wartości i przeciwnie skierowaną.
Wyobraź sobie sprężynę. Kiedy ją ściskasz, ona stawia opór. Stół zachowuje się podobnie. Tylko tego nie widzisz.
Siła reakcji podłoża przeciwdziała sile ciężkości. Zapobiega zapadnięciu się cegły w stół.
Oznaczamy ją literą Fn. Strzałka skierowana w górę reprezentuje kierunek.
Pomyśl o krześle. Siedząc na nim, naciskasz na nie swoim ciężarem. Krzesło odpowiada siłą reakcji, która cię podtrzymuje.
Równowaga Sił: Cegła stoi w miejscu
Kiedy cegła leży spokojnie na stole, te dwie siły są równe. Fg i Fn mają taką samą wartość, ale przeciwne kierunki.
Dzięki temu cegła się nie porusza. Nie leci w dół, bo stół ją podtrzymuje. Nie leci w górę, bo grawitacja ją ciągnie w dół.
Nazywamy to równowagą sił. To jak przeciąganie liny, gdzie obie drużyny ciągną z taką samą siłą. Lina stoi w miejscu.
Wyobraź sobie balansującą kulę na szczycie wzniesienia. Siła ciężkości ciągnie ją w dół, ale podłoże ją podtrzymuje. Dopóki kula się nie zachwieje i nie zacznie zjeżdżać.
Co się stanie, gdy siły nie są równe?
Jeśli siła ciężkości byłaby większa od siły reakcji podłoża, cegła by się zapadła. Na przykład, gdyby stół był bardzo słaby.
A jeśli siła reakcji podłoża byłaby większa od siły ciężkości? W praktyce to niemożliwe, jeśli cegła po prostu leży na stole. Ale wyobraź sobie, że ktoś podnosi cegłę. Wtedy działająca siła (do góry) jest większa niż siła ciężkości (w dół).
Wtedy cegła zacznie się poruszać. Zacznie przyspieszać. W stronę, w którą działa większa siła.
Podsumowanie: Dwie Siły w Akcji
Pamiętaj: na cegłę leżącą na stole działają dwie główne siły: siła ciężkości (ciągnąca w dół) i siła reakcji podłoża (pchająca w górę).
Kiedy te siły są równe, cegła stoi w miejscu. Kiedy nie są równe, cegła się porusza.
Te same zasady dotyczą wszystkiego, co widzisz wokół siebie. Książki na półce. Samochodu na drodze. Ciebie, stojącego na Ziemi.
Zrozumienie tych dwóch sił to podstawa do zrozumienia całej fizyki!
Wyobraź sobie teraz lecący samolot. Działają na niego cztery siły. Ale o tym innym razem. Na razie skup się na sile ciężkości i sile reakcji podłoża. Te dwie siły działają na każdą, nawet najbardziej zwykłą, cegłę.
