Lisää voimista

Käytämme sanaa "voima" jokapäiväisessä kielessämme. Siinä se tarkoittaa karkeasti samaa asiaa kuin energia, työ tai teho. Mutta fysiikassa voiman käsitteellä on hyvin tietty tarkoitus, erilainen kuin sanoilla "energia" ja "teho". Fysiikasta puhuttaessa voima on jotain, joka työntää tai vetää. Voimaa ei voi nähdä, mutta sen voi joskus tuntea.

Se on jotain, mitä tapahtuu asioiden välillä, kappaleiden välisessä vuorovaikutuksessa. Voimilla on taipumus muuttaa kappaleiden liikettä tai muotoa. Se ei silti tarkoita, että voima aina onnistuisi niin tehdessään. Mutta sillä on taipumus, aikomus, suunta muuttaa kappaleen liikettä tai muotoa. Voima on se, joka työntää tai vetää.

Tässä on lattialle laitettu laatikko. Painovoima vetää laatikkoa suoraan alaspäin 500 newtonin voimalla. Alaspäin suuntautuva, voimaa esittävä nuoli havainnollistaa painovoiman, mutta jos alaspäin suuntautuu voima, miksei laatikko sitten mene suoraan lattian läpi? No, lattia työntää laatikkoa takaisin. Jos nostat laatikkoa vähän ja laitat kätesi laatikon ja lattian väliin, tunnet tuon voiman.

Laatikko työntää kättäsi yläpuolelta, mutta lattia työntää kättäsi aivan yhtä paljon alapuolelta. Se on normaalivoima, jonka tunnet lattiasta. Normaali tarkoittaa tässä tapauksessa, että se on kohtisuoraan lattiaan nähden. Normaalivoima estää laatikkoa menemästä lattian läpi. Niin kauan kuin laatikko on lattialla, painovoima ja normaalivoima kumoavat toisensa.

Mutta jos nostat laatikkoa lattiasta, et saa enää apua normaalivoimalta. Silloin sinun pitää käyttää omia voimiasi ja vetää 500 newtonia ylittävällä voimalla suoraan ylös. Tämä ylöspäin suuntautuva voiman nuoli näyttää, kuinka laatikkoa vedetään. Mutta ylöspäin suuntautuva voimasi on liian heikko, joten mitään ei tapahdu. Ystävä tulee auttamaan sinua ja nyt saadaan kaksi ylöspäin suuntautuvaa voimaa.

Kaksi samaan suuntaan osoittavaa voimanuolta voidaan laskea yhteen näin. Yhdistetty, ylöspäin suuntautuva voima on nyt suurempi kuin alaspäin suuntautuva painovoima. Ylöspäin osoittavan nuolen pituus vähennetään painovoimanuolen pituudesta, jolloin saadaan arvo yhdistetystä voimasta, - eli nettovoimasta, joka vaikuttaa laatikkoon tällä hetkellä. Ylöspäin suuntautuva voima on suurempi kuin painovoima, joten nettovoima suuntautuu ylöspäin. Nostat laatikkoa.

Jos voimanuolet osoittavat samaan suuntaan, ne voi laskea yhteen. Nettovoima on pidempi nuoli, jolla on sama suunta. Jos voimanuolet osoittavat vastakkaiseen suuntaan, nettovoima on yhtä kuin niiden pituuksien ero, joka osoittaa suurimman voiman suuntaan. Mutta mitä tapahtuu voimanuolille, jotka osoittavat eri suuntiin? Tässä on suuri laiva, jota hinataan kahdella hinaajalla.

Hinaajat vetävät yhtä kovaa, mutta eri suuntiin. Niiden voimat voidaan esittää tällaisina nuolina. Mikä sitten on näiden kahden hinaajan nettovoima? No, se näyttää tältä. Voimanuolet voi lisätä sijoittamalla ne toinen toisensa jälkeen näin.

Ei ole merkitystä, missä järjestyksessä ne sijoittaa, lopputulos on sama. Suurta laivaa vedetään voimalla, joka suuntautuu suoraan eteenpäin, vaikka kumpikaan yksittäisistä hinaajista ei vedä siihen suuntaan. Kun nostamme laatikkoa, hinaamme laivaa tai työnnämme lasia pitkin pöydän pintaa, olemme kosketuksessa kappaleeseen, johon suuntaamme voiman. Kosketusvoimia on helppo ajatella, koska käytämme niitä koko ajan liikuttaessamme asioita tai itseämme. Mutta on olemassa myös voimia, jotka vaikuttavat kappaleiden välillä, vaikka ne eivät ole kosketuksissa toisiinsa.

Painovoima on voima, joka vetää kaikkea lähelle tulevaa koskematta siihen. Myös magneetit ja sähkövaraukset antavat nostetta voimille, jotka vaikuttavat kappaleisiin koskematta niitä. Niitä sanotaan etäisvoimiksi.