Voimavaikutukset

Voimavaikutukset ovat voiman aiheuttamia muutoksia kappaleen liikkeessä, rakenteessa tai tasapainossa. Voima on vektori, jonka suunta, suuruus ja vaikutusaika määrittävät tilanmuutoksen. Newtonin lain mukaan kappaleen kiihtyvyys on suoraan verrannollinen nettovoimaan ja kääntäen massaan: F = ma. Voimavaikutukset voivat siten muuttaa sekä nopeutta että muotoa.

Voimia voidaan luokitella kosketusvoimiin (kitka, normaalivoima, jännitysvoima) sekä kenttävoimiin (gravitaatiovoima, sähkö- ja magneettiset voimat). Nettovoima, eli kaikkien voimien yhteisvaikutus, ratkaisee, onko kappale liikkeessä, pysähtynyt vai tasapainossa. Staattisessa tilassa netto-voima on nolla; dynaamisessa tilassa kiihtyvyys määräytyy nettovoiman mukaan.

Voimavaikutukset ilmenevät sekä liikemäärän muutoksena että muodonmuutoksina. Työvoiman tekeminen voi muuttaa kineettistä energiaa tai potentiaalienergiaa, mikä liittyy työ-energian periaatteeseen. Materiaalit reagoivat voimien vaikutukseen elastisesti tai elastisenylisesti; liialliset tai pitkään jatkuvat kuormat voivat aiheuttaa plastisen muodonmuutoksen tai vaurioitumisen, jopa murtumisen. Arkipäiväisiä esimerkkejä ovat ovien työntö, maan gravitaatio sekä kitka ilmavirrän ja kappaleen liikkuessa.

Voimavaikutukset muodostavat peruslähtökohdan sekä klassiselle mekanikalle että rakenteiden suunnittelulle sekä materiaalitieteelle.