Voimavaikutus

Voimavaikutus tarkoittaa voiman aiheuttamaa muutosta kappaleen tilassa, liikkeessä tai muodossa. Sanaa käytetään sekä arkikielessä että tieteellisessä kontekstissa.

Fysiikassa voimavaikutukset voidaan kuvata Newtonin lakien kautta. Kun voima F kohdistuu kappaleeseen, jonka massa on m, syntyy kiihtyminen a = F/m. Suuruus ja suunta määräytyvät voiman suunnan mukaan. Jos voima kohdistuu kappaleen pisteeltä sen massakeskipisteestä kauempana, syntyy myös kiertomomentti τ = r × F, joka voi aiheuttaa kiertoliikettä ja kulmakiihtyvyyden α = τ / I.

Muodonmuutoksissa elastisissa aineissa voima aiheuttaa sisäisiä jännitteitä ja mahdollisesti muodonmuutoksen. Kokonaisvaikutus riippuu voiman määrästä, kestosta, suunnasta sekä kappaleen ominaisuuksista, kuten massasta, jäykkyydestä ja rakenteesta. Voimavaikutukset ovat keskeisiä käytännön suunnittelussa, kuten rakennusten, koneiden ja työkalujen turvallisuuden ja toimivuuden varmistamisessa.

Esimerkkejä ovat kevyen sysäyksen aiheuttama kiihtyminen, kahvan pidon alla olevan esineen liike sekä tuulen aiheuttama rakennuksen staattinen ja dynaaminen kuormitus. Voimavaikutuksia analysoidaan sekä dynaamisissa että staattisissa tilanteissa sekä erilaisten materiaalien ja rakenteiden suunnittelussa.