Síla má ve fyzice specifický význam a - na rozdíl od filmů - nemá nic společného se základní harmonií vesmíru. Ve fyzice je síla tlakem nebo tahem, který je výsledkem interakce mezi dvěma objekty. Síla může být výsledkem přímého kontaktu, jako je dítě tlačící vůz, nebo působení na dálku, jako je gravitační přitažlivost, kterou Země působí na Měsíc. V rámci těchto dvou širokých kategorií je možné identifikovat alespoň 10 různých sil, které pomáhají utvářet vesmír a podmiňovat naše zkušenosti v něm.
Kontaktní síly
Když formuloval své pohybové zákony, Sir Isaac Newton si bezpochyby představoval kontaktní síly jako své primární příklady. Jedná se o síly, které jsou výsledkem přímé fyzické interakce mezi dvěma objekty. Podle druhého Newtonova zákona:
F = ma
síla o velikosti F produkuje zrychlení „a“ při aplikaci na objekt s hmotností „m“.
Aplikovaná síla- Toto je nejjednodušší typ síly k pochopení. Zatlačte na předmět a objekt se zatlačí zpět, říká Newtonův první zákon, dokud velikost síly nepřekoná setrvačnost objektu. V tomto bodě se objekt začne pohybovat a při absenci dalších sil zrychlí o částku úměrnou velikostem jeho hmotnosti a použité síle.
Normální síla- Síla je vektorová veličina, což znamená, že její velikost závisí na směru. Při jakékoli interakci mezi dvěma objekty je normální síla síla kolmá na rozhraní mezi interagujícími objekty. Normální síla nemusí vždy vést k pohybu. Například tabulka vyvíjí na knihu normální sílu, aby překonala gravitační sílu a zabránila pádu knihy.
Třecí síla- Třecí síla obvykle odolává pohybu. Je to důsledek skutečnosti, že povrchy ve skutečném světě nejsou dokonale hladké. Velikost třecí síly působící na povrch závisí na koeficientu tření materiálu, ze kterého je povrch vytvořen, a na koeficientu předmětu pohybujícího se po něm. Síla tření na klidovém objektu, nazývaná statické tření, se liší od síly na pohyblivém objektu, který se nazývá klouzavé tření.
Odpor vzduchu- Objekty pohybující se v zemské atmosféře narážejí na odporovou sílu vytvořenou třením generovaným molekulami vzduchu. Tato síla se sílí se zvyšující se rychlostí a zvětšováním povrchové plochy kolmé ke směru pohybu. V leteckém a leteckém průmyslu je to důležité množství.
Napínací síla- Připevněte provázek k pevnému předmětu, zatáhněte za druhý konec a provázek se táhne zpět, dokud se nerozlomí. Síla, kterou struna vyvíjí, je tahová síla, která působí po celé její délce. Je to vlastnost materiálu, ze kterého je struna vyrobena, i průměr.
Jarní síla- Velikost síly potřebné ke stlačení pružiny závisí na materiálu, ze kterého je pružina vyrobena, průměru drátu, který tvoří cívky, a počtu cívek. Tyto vlastnosti jsou kvantifikovány v řadě charakteristik pružiny nazývaných konstanta pružiny „k“. Síla potřebná ke stlačení pružiny na vzdálenost „x“ je dána Hookeovým zákonem:
F = kx
Akce na dálku
Základní přírodní síly, které udržují rotující planety a slunce a hvězdy hoří, působí na dálku. Bez nich by vesmír, o kterém víme, pravděpodobně neexistoval, nebo pokud by existoval, bylo by to úplně jiné místo.
Gravitační síla- Důvod existence této síly je něco záhadného, ale pokud by neexistovala, planety a hvězdy by nebyly schopné se formovat. Velikost objektů gravitační síly, které na sebe působí, závisí na hmotnosti objektů a inverzní funkci druhé mocniny vzdálenosti mezi nimi. Čím masivnější jsou objekty a / nebo čím menší je vzdálenost mezi nimi, tím silnější je síla.
Elektromagnetická síla- I když se nezdá, že jsou stejní, elektřina a magnetismus spolu souvisejí. Tekoucí elektrony produkují magnetismus a pohyblivý magnet produkuje elektřinu. Vztah mezi těmito jevy vysvětlil skotský fyzik James Clerk Maxwell v 19. století a je kvantifikován v jeho rovnicích. Elektřina vyvíjí sílu přitahováním nebo odpuzováním nabitých částic, zatímco magnetická síla je způsobena přitahováním nebo odpuzováním způsobeným magnetickými póly.
Silná síla- Protože jsou všechny protony kladně nabité, navzájem se odpuzují a nebyli by schopni vytvořit atomové jádro, kdyby neexistovala silná síla, která by je držela pohromadě. Silná síla je nejmocnější silou v přírodě. Je to také ten, který váže kvarky dohromady a vytváří protony a neutrony.
Slabá síla- Slabá síla je další základní jaderná síla. Je to silnější než gravitace, ale funguje to jen na nekonečně krátké vzdálenosti. Slabá síla, kterou nesou subatomární svazky energie zvané bosony, způsobuje, že se během jaderného rozpadu protony mění na neutrony a naopak. Bez této síly by jaderná fúze byla nemožná a hvězdy, jako například slunce, by neexistovaly.