Krefter og
bevegelse

Kraft (F) – Newton (N): 1 N er kraften som gir 1 kg en akselerasjon på 1 m/s². En eple veier ca. 1 N. En voksen person veier ~700 N. Måles med fjærvekt (dynamometer).

Kraft er en vektor: Størrelse OG retning. To krefter i samme retning adderes. To motstående krefter trekkes fra. Resultantkraften avgjør bevegelsen.

Likevekt: Når summen av alle krefter er null, er objektet i likevekt – enten i ro eller med konstant fart (rettlinjet bevegelse). ΣF = 0.

Vanlige krefter: Tyngdekraft (G = mg, nedover), normalkraft (N, vinkelrett på flaten), friksjon (f, mot bevegelsesretning), luftmotstand, oppdrift, fjærkraft.

Treghet (inertia): Et legeme «vil» beholde sin bevegelsestilstand. Massen er et mål for treghet – tyngre objekt → vanskeligere å sette i bevegelse eller stoppe.

Bilbelte-eksempel: Bilen bråstopper → kroppen fortsetter fremover (1. lov). Bilbeltet utøver en kraft som endrer kroppens bevegelse. Uten belte: kroppen treffer frontruten.

I verdensrommet: Ingen luftmotstand og neglisjerbar tyngdekraft → en stein kastet i verdensrommet fortsetter i rett linje med konstant fart for alltid (ideelt).

Formulering: ΣF = 0 ↔ a = 0. Konstant fart (inkl. v=0) betyr ikke at det er ingen krefter – bare at de er i likevekt. En bil i konstant hastighet: drivkraft = friksjon + luftmotstand.

F = m · a: F i Newton (N), m i kg, a i m/s². Dobler du kraften → dobbelt akselerasjon. Dobler du massen → halv akselerasjon. Den viktigste formelen i klassisk mekanikk.

Akselerasjon (a): Endring i fart per tidsenhet. a = Δv/Δt. Enhet: m/s². En bil som går fra 0 til 100 km/h på 10 sek har a = 2.78 m/s². Tyngdeakselerasjon: g = 9.81 m/s².

Negativ akselerasjon (deselerasjon): Kraft og akselerasjon kan peke mot bevegelsesretningen → bremser. Friksjonskraft = negativ akselerasjon. Bremselengde øker med v².

Praktisk eksempel: Skyver du en 10 kg kasse med 30 N kraft og det er 10 N friksjon: F_res = 20 N → a = 20/10 = 2 m/s². Etter 3 sek: v = 6 m/s.

F_AB = −F_BA: Når A utøver kraft på B, utøver B en like stor kraft tilbake på A i motsatt retning. «Aksjon = reaksjon». Viktig: kreftene virker på ulike objekter!

Rakett: Rakettmotoren skyver gass bakover med stor kraft. Gassen skyver raketten fremover med like stor kraft. Ingen luft nødvendig – fungerer i verdensrommet.

Svømming: Svømmeren skyver vannet bakover → vannet skyver svømmeren fremover. Årer og propeller fungerer på samme prinsipp.

Gå: Foten skyver bakover mot bakken → bakken skyver foten fremover (friksjonskraft). Uten friksjon (is) er det umulig å gå. Hjulene på en bil: dekk skyver bakover mot veien.

Fart vs hastighet: Fart = skalær (bare størrelse). Hastighet = vektor (størrelse + retning). v = s/t (gjennomsnitt). En bil som kjører i sirkel kan ha konstant fart men varierende hastighet.

Akselerasjon: a = Δv/Δt. Endring i hastighet per sekund. Kan bety å øke fart, redusere fart (bremsing) eller endre retning (sentripetal).

De tre bevegelseformlene (jevnt akselerert): v = v₀ + a·t · s = v₀·t + ½·a·t² · v² = v₀² + 2·a·s. Disse gjelder kun ved konstant akselerasjon.

Fritt fall: Tyngdeakselerasjon g = 9.81 m/s² (≈10 m/s²). Etter 1 sek: v = 10 m/s, s = 5 m. Etter 3 sek: v = 30 m/s, s = 45 m. Luftmotstand reduserer akselerasjonen.

Tyngdekraft: G = m·g. g ≈ 9.81 m/s² på jordoverflaten. Avtar med kvadratet av avstanden fra Jordens sentrum (Newtons gravitasjonslov). Vekt = tyngdekraft (ikke masse!).

Statisk friksjon: Hindrer bevegelse mellom to overflater i hvile. f_s ≤ μ_s · N. Kan variere fra 0 til maksverdi. Grensen overskrides → bevegelse starter.

Kinetisk friksjon: Virker når overflater glir mot hverandre. f_k = μ_k · N. μ_k < μ_s (lettere å holde i gang enn å starte). Friksjonskraft avhenger IKKE av kontaktareal (Amontons lov).

Skråplan: Komponent av tyngdekraft langs planet: G_∥ = mg·sin(θ). Normalkraft: N = mg·cos(θ). Friksjon langs planet: f = μ·mg·cos(θ). Legeme sklir når tan(θ) > μ_s.