Az erő a testek kölcsönös egymásra hatása.

A testek kölcsönös egymásra hatása jelentheti:

- A két egymásra ható test mozgási állapotának (sebesség nagysága, iránya, értelme)

megváltozását.

- A két test rugalmas vagy maradó alakváltozását.

A testek kölcsönös egymásra hatása azt jelenti, hogy erőhatás nem létezik önmagában. Minden erőhatás létrehoz egy vele megegyező nagyságú, de ellentétes irányú, értelmű erőhatást, amit reakcióerőnek nevezünk!

Erőtan

Az erő fogalma

Newton mozgástörvényei

I. Minden test megtartja nyugalmi állapotát vagy egyenes vonalú egyenletes mozgását, amíg külső erő mozgási állapotának megváltoztatására nem kényszeríti.Ez Newton I. (tehetetlenségi) törvénye

mozgás iránya

v0

vt > v0vt < v0

fékezés gyorsítás

II. Newton II., az erő gyorsító hatásának törvénye. Ha egy testre erő hat, a test az erő irányában egyenletesen

gyorsuló mozgást végez.

A létrejött gyorsulás (a) egyenesen arányos a testre ható erővel (F) és fordítottan arányos a test tömegével (m).

tömeg (m)

erő (F)

gyorsulás (a)Tömegpont (súlypont)

2

Newton

s

mkgNNF

m

Fa

a

FmamF

A testre ható erő és az általa létesített gyorsulás egyenesen arányos. Az arányossági tényező a test tömegére jellemző állandó.

erő tömeg

gyorsulásaz erő mértékegysége

Az erő kifejtésének lehetőségei, pl.:emberi izomerő, sűrített levegő vagy olaj nyomása, előfeszített rugó ereje, elektromos motor vagy elektromágnes mágneses ereje.

III. Newton III., a hatás – ellenhatás törvénye.Ha egy testre egy másik test erőhatást gyakorol, akkor az erővel egyidejűleg fellép egy vele egyenlő nagyságú, azonos hatásvonalú, de ellentétes irányú erő.

a motor gyorsító erejének irányaa kerék-talaj kapcsolatnál

elmozdulás iránya

a motor forgató hatása a kerékre

a járműre ható gyorsító erő iránya

Súrlódás

A nyugvó súrlódás a nyugalomban lévő test megmozdítását, elindítását gátolja, vagyis a két érintkező felületet igyekszik összetartani.

Az egymáson elmozduló testek egyenletes mozgásának fenntartásához is erőkifejtésre van szükség, mert a csúszás vagy gördülés közben is fellép a súrlódás.

súrlódási tényező

súrlódási erő

a testeket összenyomó erő

n

s

F

F

tapadó erő a jármű tömegéből és terheléséből adódó

súlyerő

tapadási tényező gyorsító erő

a jármű tömege és terhelése

gyorsulás

Tapadás

GF tt

amFgy

Tapadást befolyásoló tényezők

Tapadás hatása

2

2

45,2

81,925,0

25,0

s

ma

s

ma

ga

gmam

Gam

FF

t

t

t

t

tgy

A maximális gyorsulás (lassulás) nagysága

Forgatónyomaték

forgatónyomaték erő erőkar

F

k

kFM

3. rész vége

Isaac Newton angol fizikus nevéhez fűződik az erő és a mozgás közötti kapcsolatrendszer feltárása.

Az általa feltárt ismereteket három törvényben foglalta össze, amelyeket róla neveztek el

NEWTON MOZGÁSTÖRVÉNYEI-nek.

Ha a képen látható gépkocsi egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, de a járműbe épített motor vagy fékberendezés erőt fejt ki a kerekekre, a sebessége megváltozik, de a mozgásának iránya változatlan marad.

Ha a mozgás iránya és az erő hatásvonala egybeesik, akkor a mozgás iránya nem változik.

Ha a járműbe épített kormányszerkezet segítségével elfordítjuk a kerekeit, a gépkocsi mozgási iránya is megváltozik.

Ha a mozgás iránya és az erő hatásvonala nem esik egybe, akkor a mozgás iránya is megváltozik.

Összefoglalva: Erő hatására a test mozgásának iránya és/vagy sebessége, tehát a mozgásállapota megváltozik.

A test mozgásállapotának megváltozásakor a sebessége időben változik, tehát ez a változás a gyorsulással jellemezhető.

Az erő hatására bekövetkező sebességváltozás (gyorsulás) mértéke függ a test tömegétől.

A kölcsönhatás törvénye szerint az erők mindig párosával lépnek fel (erő-ellenerő) és két különböző testre hatnak.

A képen látható járműbe épített motor forgató erejével ellentétes irányú, de azonos nagyságú gyorsító erő hat a járműre (kerekekre), amelynek hatására a jármű elmozdul.

A kölcsönhatás törvénye szerint az erők mindig párosával lépnek fel (erő-ellenerő) és két különböző testre hatnak.

A képen látható járműbe épített motor forgató erejével ellentétes irányú, de azonos nagyságú gyorsító erő hat a járműre (kerekekre), amelynek hatására a jármű elmozdul.

A kerék gördül a sínen, ezért a keréknek a sínnel éppen érintkező talppontja és a sínkorona viszonylag rövid ideig érintkezik egymással.

A gördülés közben a kerék és a sín mindig más ponton érintkezik egymással.

A gördülés közben a két test közötti adhéziós kapcsolat, más néven a tapadás működik, mint a felületeket összetartó erőhatás.

A villamos közlekedésben a vasúti kerékpár és a sín közötti tapadási viszonyokat negatívan befolyásolják a következő tényezők: a növekvő sebesség, a kerék és a sín állapota, a szemerkélő eső kezdete, páralecsapódás, ködszitálás, a lehullott falevelekből kipréselt növényi olajok, szurok, kátrány, gyomirtó szerek.

Ezek az anyagok a sínen lévő szennyeződéssel együtt úgy viselkednek, mint a kenőanyagok és lerontják a kerék és a sín közötti tapadási viszonyokat.

A tapadási viszonyokat javítani lehet a sínkoronára szórt homokkal.

A kerék és a sín közötti tapadási viszonyok befolyásolják a villamosra kifejthető maximális gyorsító- vagy fékezőerő nagyságát.

Ha az alkalmazott gyorsító erő meghaladja a tapadási viszonyok adta határt, a kerekek kipörögnek, fékezéskor pedig megcsúsznak.

A maximálisan alkalmazható gyorsító- vagy fékezőerőt befolyásolja még a jármű tömege, terhelése és a meghajtott vagy fékezett tengelyek száma is.

A kerék kipörgése vagy megcsúszása elkerülhető, ha a maximálisan alkalmazott gyorsító- vagy fékezőerő nem nagyobb a tapadó súrlódási erőnél.

A kerék és a sín közötti tapadó súrlódási együttható értéke a közúti villamos esetén max. t=0,25. Ebből könnyen számítható a maximális gyorsulás (lassulás) értéke.

A gumikerekű járművek és a villamos menetdinamikai tulajdonságai között jelentkező lényeges eltérésnek az alapvető magyarázata ebben a tényben keresendő.

Ha az erő hatására elmozduló test körpályán mozog, vagy körív mentén mozdul el, akkor az erő forgató hatásának mértéke nem csak az erő nagyságától, hanem az erőkartól is függ.

Az erőkar az erő hatásvonalának a forgásponttól mért távolsága.

A gyakorlatban a forgó mozgást végző erőkifejtő szerkezetek – vontatómotor – forgató erejét a forgatónyomatékkal szokás jellemezni.