A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

elvonatkoztatva a kölcsönhatás konkrét körülményeitől. Pontosabban elnevezhetjük
erőnek az
ma = f(állapotleíró 1 , állapotleíró 2 , …, állapotleíró n )
konkrét, a speciális kölcsönhatásra jellemző törvény felírásában a baloldalon
szereplő, minden ilyen törvényben más és más módon értelmezett vektormennyiséget,
ami azonban így nem fizikai mennyiség, mert nem adható meg, hogy pontosan milyen
állapotleírók milyen függvénye.
Vegyük észre, hogy semelyik itt leírt esetben nem lehet Newton II. törvénye abban
az értelemben „tiszta” fizikai törvény, hogy három külön definiált fizikai mennyiség
között írna le egy összefüggést. Még mielőtt a szokásos iskolai megoldásokat
elemeznénk, ki kell mondanunk, hogy Newton II. törvénye a mi értelmezésünkben nem
olyan törvény, mint a fizika tanulása során előforduló sok-sok más összefüggés. A erő
fogalmának értelmezésétől függ, hogy csak egy egyszerű definíció-e, vagy sok-sok
konkrét, speciális erőtörvény összefoglaló felírása-e. Utóbbi esetben egyfajta
kerettörvényről van szó, összefoglalása, elvont felírása sok hasonló alakú fizikai
törvénynek, az erőtörvényeknek.
De nézzük, miképpen határozzák meg az erőt azokban a megoldásokban, amelyek
az erő mérési eljárását igyekeznek megadni. E megoldások lépései nagyjából a
következők (Gulyás és munkatársai által készített tankönyvre támaszkodunk elsősorban
– Gulyás és mts. 1998):
1. Egy A testnek egy B testre való hatását az erő fogalmával úgy fogjuk jellemezni,
hogy az erőt, mint fizikai mennyiséget rugóval fogjuk mérni. Reményeink szerint a
rugó állapotából kiolvasható lesz, hogy mekkora erőt fejt ki éppen egy adott
pillanatban, s az erő iránya is leolvasható lesz. Az erőt vektormennyiségként
kívánjuk meghatározni.
2. Az erőt úgy fogjuk mérni, hogy az A testet helyettesítjük a rugóval, s annak
segítségével a B testen ugyanolyan mozgásállapot-változást hozunk létre, mint
amilyet az A test alakított ki a helyettesítés előtt. Úgy akarjuk definiálni az erőt,
hogy az ugyanolyan mozgásállapot-változás létrejöttekor a ható erők egyenlők
legyenek. Ez egyben az erők egyenlőségének definíciója is: Az X testnek az Y és a
Z testnek a W testre kifejtett erejét egyenlőnek tekintjük, ha ugyanazzal a rugóval
helyettesítve az X illetve Z testeket, s ugyanazt a mozgásállapot-változást
létrehozva az Y és a W testeken azt tapasztaljuk, hogy a rugó megnyúlása a két
esetben azonos nagyságú és irányú kellett, hogy legyen. A mozgásállapot-változás e
ponton precíz értelmezést igényel: az Y és a W testek impulzusának (lendületének)
változási gyorsaságát (a differenciálhányadost) kell értenünk alatta.
3. Most már csak az a kérdés, hogyan jellemezhető a rugó által kifejtett erő.
Tapasztalatból is tudjuk, hogy a rugó által kifejtett erő annál nagyobb (erőérzet),
minél jobban megnyúlik (vagy minél jobban összenyomódik, ha ez lehetséges).
Valamilyen módon tehát a rugó megnyúlásával (összenyomódásával) van
kapcsolatban a rugó által kifejtett erő.
4. A Föld is erőt gyakorol a felszíne közelében lévő testekre, gyorsítja azokat a
helyeket tekintve változó, de egy helyen állandónak tekinthető, minden testre
263