Jõud (0)

Jõud
Jõud on kehade vastastikuse toime mõõt, mis avaldub kas keha liikumisolukorra muutuses või keha deformeerumises. Jõud võime jaotada kaheks - välisjõud ja sisejõud. Välisjõududeks loetakse vaadeldavast kehade süsteemist väljaspool olevate kehade toimet - aktiivsed jõud ehk koormused ja nendest põhjustatud toereaktsioonid. Süsteemi sisejõud on süsteemi kuuluvate kehade vaheline kontaktjõud, aga ka mõttelise lõikega kehast eraldatud osade vaheline jõud. (Rohusaar, 2005).
SI-süsteemis on jõu ühikuks njuuton (N). 1 N on jõud,mis tekitab kehale massiga 1 kg kiirenduse 1 m/s2. Antud ühik on otseselt tuletatav Newtoni II seadusest:
F = m · a
Jõud = mass korda kiirendus
N = kg · m/s2
Nagu me juba füüsikast teame, siis maapinna lähedal mõjub gravitatsioon ehk raskuskiirendus . Vastavalt ülemaailmsele gravitatsiooniseadusele, gravitatsioonikonstandile ning maa raadiusele ja massile on raskuskiirendus maapinna lähedal ligikaudu võrdne suurusega g ≈ 9,8 m/s2. Mehaanikas tehakse aga lihtsustus tagavara kasuks ja raskuskiirenduse väärtuseks võetakse g ≈ 10 m/s2. Seega kui Newtoni II seaduse valemis on kiirenduse 1 m/s2 asemel 10 m/s2, siis:
10 N = 1kg · 10 m/s2
mis tähendab, et keha massiga 1 kg mõjub maale jõuga 10 N.
Ehituskonstruktsioonide jaoks on see põhiühik aga liialt väike - ühik üks njuuton (1N) on maapinna lähedal võrdne ju vaid 100 g ehk 0,1 kg, kuid ehitise mass on sellest miljoneid kordi suurem. Seega kasutatakse mõõtühikuid detsimaeesliidetega ehk põhiühikute kordseid (nagu selgus peatükist "Mõõtühikud ja tähised"). Nii nagu arvutimaailmas ei räägita üldjuhul baitidest, vaid selle asemel kilobaitidest (1 KB=103 baiti ), megabaitidest (1 MB=106 baiti), gigabaitidest (1 GB=109 baiti) ja tänapäeval ka lausa terabaitidest (1 TB=109 baiti), kasutatakse ka N ( njuutoni ) asemel suurust kN (kilonjuuton), mis on 103 ehk 1000 N. Harvemini ja üldjuhul vanemas kirjanduses võib kohata ka suurust 1 meganjuuton (1 mN = 106 N).
Nüüd harjuta jõu ühikute teisendamist, et saada aimu kui suur jõud on kN ja mN ning vastupidi millist jõudu tekitab 1 kg või 1 t.
Harjuta jõuühikute teisendamist
Täida lüngad õigete arvudega .
1 kN on______N.
1 kg mõjub maale jõuga______N.
1 N mass maapinna lähedal on______kg ehk______g.
1 kN mass maapinna lähedal on______kg ehk______t.
1 tonn ehk______kg tekitab maapinna lähedal jõudu______kN ehk______N.
Jõud võib mõjuda kehale mitmel erineval viisil - punktkoormuse ja lauskoormusena. Tegelikkuses mõjuvad kõik jõud kehale läbi kuitahes väikese pinna, kuid meaahikas kasutatakse lihtsustusi et kirjeldada koormuste mõjumist.
Nii näiteks kasutatakse lihtsustust - punktkoormus. See tähendab, et jõud on rakendatud keha mingisse punkti. Ideaalolekus tähendaks see seda, et see mõjuks nagu imepeene noatera otsa kaudu, mis pole aga teatavasti reaalne. Joonistel kujutatakse punktkoormust noolena.
Lauskoormus jaguneb omakorda erinevateks mõjumise viisideks. Esiteks on joonkoormus ehk jõu jagunemine joonele. Seda kasutatakse näiteks talade (horisontaalsete elementide) koormuste kirjeldamiseks - talal on iseenesest laiust ikka detsimeetrites, kuid koormust kirjeldame nagu imepeenel joonel mõjuvana. Joonkoormuse põhiühikuks on kN/m, kuid otstarbeks on kasutada ühikut N/mm.
Teine lauskoormuse liik on jõu jagunemine pinnale ja selle ühikuks on paskal (Pa) ehk N/m2. Olles aga väga väike suurus (1 N oli ju maapinnal võrdne vaid 100 grammiga), siis kasutatakse selle kordset - megapaskal (MPa) (pinge ühiku teisendamist vaata järgmises peatükis).