Mikä on sovellettu voima?

Tieteellinen termi “voima” viittaa kahden tai useamman esineen vuorovaikutukseen. Teoriassa ilmausta “sovellettu voima” voitaisiin käyttää mihin tahansa voimaan, mutta sitä käytetään yleensä puhuttaessa henkilön ja esineen välisestä kosketusvoimasta. Esimerkiksi kirjan nostamisen yhteydessä käytetty voima olisi voima, joka antaa henkilön kiihtyvyyden ylöspäin.

Voimia on kaksi laajaa luokkaa: ne, jotka toimivat etänä, ja ne, jotka toimivat kahden esineen välisen kosketuksen vuoksi. Koska sovelletun voiman luonne osoittaa, että sen aiheuttaa henkilö, useimmissa tapauksissa se on kosketusvoima. Tähän on kuitenkin poikkeuksia, kuten ihmisen ja esineen välinen painovoimainen vuorovaikutus, vaikka tämä on lähes aina vähäistä.

Käytettyjä voimia on usein vaikea laskea, koska ne löytyvät yleensä yhdessä muiden voimien kanssa. Ainoa poikkeus tähän olisi, jos voima tapahtuu tyhjiössä ilman painovoimaa käyttäviä kehoja. Sovellettava voimafysiikka keskittyy yleensä esineeseen vaikuttavan kokonaisvoiman löytämiseen sen sijaan, että erotettaisiin voiman komponentit. Tästä on hyötyä, koska kohteen myöhempi liike riippuu vain tuloksena olevan voiman suunnasta ja voimakkuudesta.

Kohteen tulevaa liikettä laskettaessa käytetyt voimat eivät ole ainoa huomioon otettava eikä tärkein. Kaikki voimat mitataan Newtonissa ja kokonaisliike ei ole riippuvainen voiman lähteestä, vain suunta ja vahvuus. Tästä syystä ei ole olemassa universaalia sovellettujen voimien kaavaa. Käytettyä voimaa laskettaessa käytetty voimayhtälö riippuu tilanteesta. Jos kuitenkin annetaan muita muuttujia, kuten massa ja kiihtyvyys, käytetty voima voidaan laskea käyttäen standardiyhtälöä F = MxA – M viittaa kiihtyvän kohteen massaan ja A on kiihtyvyys.

Monissa tapauksissa on olemassa vastakkainen voima, joka toimii henkilön käyttämää voimaa vastaan. Esimerkiksi kitkan havaitaan yleensä toimivan päinvastaiseen suuntaan. Jos tuloksena olevaa voimaa lasketaan käyttämällä voimaa, kitka on otettava huomioon laskennassa. Muissa tilanteissa painovoima tai ilmanvastus saattavat vastustaa kohdistettuja voimia. Tästä syystä aina, kun ihminen suorittaa voiman, esineelle tehdään määrä työtä, joka on yhtä suuri kuin saatu energia.