Силата има специфично значение във физиката и - за разлика от филмите - тя няма нищо общо с основната хармония на Вселената. Във физиката силата е тласък или придърпване в резултат на взаимодействие между два обекта. Сила може да се получи от директен контакт, например дете, бутащо вагон, или от действие на разстояние, като гравитационното привличане, което Земята упражнява върху Луната. В рамките на тези две широки категории е възможно да се идентифицират поне 10 различни сили, които помагат да се оформи Вселената и да обуславят нашия опит в нея.
Контактни сили
Когато формулира своите закони за движение, сър Исак Нютон несъмнено си представя контактните сили като свои основни примери. Това са силите, които са резултат от пряко физическо взаимодействие между два обекта. Според втория закон на Нютон:
F = ma
сила от величина F произвежда ускорение "а", когато се прилага към обект с маса "m".
Приложена сила- Това е най-лесният за разбиране тип сила. Натиснете обект и обектът се отблъсква, казва Първият закон на Нютон, докато величината на силата преодолее инерцията на обекта. В този момент обектът започва да се движи и при липса на други сили се ускорява с количество, пропорционално на величината на неговата маса и приложената сила.
Нормална сила- Силата е векторна величина, което означава, че нейната величина зависи от посоката. При всяко взаимодействие между два обекта нормалната сила е силата, перпендикулярна на интерфейса между взаимодействащите обекти. Нормалната сила не винаги поражда движение. Например масата упражнява нормална сила върху книга, за да преодолее силата на гравитацията и да предпази книгата от падане.
Фрикционна сила- Фрикционната сила обикновено се съпротивлява на движение. Това е резултат от факта, че повърхностите в реалния свят не са идеално гладки. Големината на силата на триене, упражнявана от повърхността, зависи от коефициента на триене на материала, от който е направена повърхността, както и от този на обекта, който се движи по нея. Силата на триене върху почиващ обект, наречена статично триене, е различна от тази на движещ се обект, наречена триене при плъзгане.
Въздушно съпротиление- Обектите, които се движат през земната атмосфера, срещат съпротивителна сила, създадена от триенето, генерирано от въздушните молекули. Тази сила става по-силна с увеличаване на скоростта и увеличаване на повърхността, перпендикулярна на посоката на движение. Това е важно количество в авиационната и космическата индустрия.
Сила на напрежение- Завържете низ за неподвижен обект, дръпнете другия край и низът се изтегля назад, докато се скъса. Силата, която упражнява струната, е силата на опън, която се прилага по дължината му. Това е свойство на материала, от който е направен низът, както и на диаметъра.
Spring Force- Размерът на силата, необходима за компресиране на пружина, зависи от материала, от който е направена пружината, диаметъра на проводника, който формира намотките, и броя на намотките. Тези свойства се определят количествено в числова характеристика на пружината, наречена пружинна константа "k". Силата, необходима за притискане на пружината на разстояние "х", е дадена от закона на Хук:
F = kx
Действие на дистанционни сили
Основните природни сили, които поддържат планетите да се въртят, а слънцето и звездите изгарят, действат на разстояние. Без тях вселената, която познаваме, вероятно нямаше да съществува или ако имаше, щеше да е съвсем различно място.
Гравитационна сила- Причината за съществуването на тази сила е нещо като загадка, но ако тя не съществуваше, планетите и звездите нямаше да могат да се образуват. Големината на гравитационната сила, която обектите упражняват един върху друг, зависи от масите на обектите и обратното на квадрата на разстоянието между тях. Колкото по-масивни са предметите и / или колкото по-малко е разстоянието между тях, толкова по-силна е силата.
Електромагнитна сила- Въпреки че изглежда не са еднакви, електричеството и магнетизмът са свързани. Текущите електрони произвеждат магнетизъм, а движещият се магнит произвежда електричество. Връзката между тези явления е обяснена от шотландския физик Джеймс Клерк Максуел през 19 век и е количествено определена в неговите уравнения. Електричеството упражнява сила чрез привличане или отблъскване на заредени частици, докато магнитната сила се дължи на привличането или отблъскването, причинено от магнитни полюси.
Силната сила- Тъй като всички протони са положително заредени, те се отблъскват и не биха могли да образуват атомно ядро, ако не съществува силната сила, която да ги държи заедно. Силната сила е най-мощната сила в природата. Той също така свързва кварките, за да образува протони и неутрони.
Слабата сила- Слабата сила е друга основна ядрена сила. Той е по-силен от гравитацията, но работи само на безкрайно малки разстояния. Носена от субатомни снопове енергия, наречени бозони, слабата сила кара протоните да се превръщат в неутрони и обратно по време на ядрения разпад. Без тази сила ядреният синтез би бил невъзможен и звезди като слънцето нямаше да съществуват.