Kraft har en specifik betydning i fysik, og har - i modsætning til i film - ikke noget at gøre med den underliggende harmoni i universet. I fysik er en kraft et skub eller træk, der skyldes et samspil mellem to objekter. En kraft kan skyldes direkte kontakt, såsom et barn, der skubber en vogn, eller fra handling på afstand, såsom den tyngdekraft, som Jorden udøver på månen. Inden for disse to brede kategorier er det muligt at identificere mindst 10 forskellige kræfter, der hjælper med at forme universet og betingelse af vores oplevelse i det.
Kontaktstyrker
Da han formulerede sine bevægelseslove, forestillede Sir Isaac Newton sig uden tvivl kontaktkræfter som hans primære eksempler. Dette er de kræfter, der skyldes direkte fysisk interaktion mellem to objekter. Ifølge Newtons anden lov:
F = ma
en styrke på størrelse F frembringer en acceleration "a", når den påføres et objekt med massen "m."
Anvendt kraft- Dette er den letteste form for styrke at forstå. Skub på et objekt, og objektet skubber tilbage, siger Newtons første lov, indtil kraftens størrelse overvinder objektets inerti. På det tidspunkt begynder objektet at bevæge sig og i fravær af andre kræfter accelererer det med en mængde, der er proportional med størrelsen af dens masse og den påførte kraft.
Normal kraft- Kraft er en vektormængde, hvilket betyder, at dens størrelse afhænger af retning. I enhver interaktion mellem to objekter er den normale kraft den kraft, der er vinkelret på grænsefladen mellem de interagerende objekter. Normal kraft producerer ikke altid bevægelse. For eksempel udøver en tabel en normal kraft på en bog for at overvinde tyngdekraften og forhindre bogen i at falde.
Friktionskraft- Friktionskraft modstår normalt bevægelse. Det er et resultat af, at overflader i den virkelige verden ikke er helt glatte. Størrelsen af den friktionskraft, der udøves af en overflade, afhænger af friktionskoefficienten for det materiale, hvorfra overfladen er lavet, såvel som for objektet, der bevæger sig langs den. Friktionskraften på en hvilende genstand, kaldet statisk friktion, er forskellig fra den på en bevægelig genstand, kaldet glidende friktion.
Luftmodstand- Objekter, der bevæger sig gennem Jordens atmosfære, møder en modstandskraft skabt af friktionen, der genereres af luftmolekyler. Denne kraft bliver stærkere med stigende hastighed og stigende overfladeareal vinkelret på bevægelsesretningen. Det er en vigtig mængde inden for luftfarts- og rumfartsindustrien.
Spændingskraft- Bind en streng til et fast objekt, træk i den anden ende, og strengen trækkes tilbage, indtil den går i stykker. Den kraft, strengen udøver, er spændingskraften, som påføres langs dens længde. Det er en egenskab af materialet, som strengen er lavet af, såvel som diameteren.
Spring Force- Mængden af kraft, der er nødvendig for at komprimere en fjeder, afhænger af det materiale, som fjederen er fremstillet af, diameteren på den ledning, der danner spolerne, og antallet af spoler. Disse egenskaber kvantificeres i et tal, der er karakteristisk for foråret, kaldet fjederkonstanten "k". Den nødvendige kraft til at komprimere fjederen en afstand "x" er givet af Hookes lov:
F = kx
Handling ved fjernstyrker
De grundlæggende naturkræfter, der holder planeterne i gang, og solen og stjernerne brænder, virker alle på afstand. Uden dem ville det univers, vi kender sandsynligvis ikke eksistere, eller hvis det gjorde det, ville det være et helt andet sted.
Gravitationsstyrke- Årsagen til eksistensen af denne styrke er noget af et mysterium, men hvis den ikke eksisterede, ville planeter og stjerner ikke være i stand til at dannes. Størrelsen af de tyngdekraftgenstande, der udøves på hinanden, afhænger af genstandens masser og det omvendte af kvadratet for afstanden imellem dem. Jo mere massive objekterne og / eller jo kortere afstanden er mellem dem, jo stærkere er kraften.
Elektromagnetisk kraft- Selvom de ikke ser ud til at være de samme, er elektricitet og magnetisme relateret. Strømmende elektroner producerer magnetisme, og en magnet i bevægelse producerer elektricitet. Forholdet mellem disse fænomener blev forklaret af den skotske fysiker James Clerk Maxwell i det 19. århundrede og kvantificeres i hans ligninger. Elektricitet udøver en kraft via tiltrækning eller frastødning af ladede partikler, mens den magnetiske kraft skyldes tiltrækning eller frastødning forårsaget af magnetiske poler.
Den stærke kraft- Fordi alle protoner er positivt ladede, afviser de hinanden, og de ville ikke være i stand til at danne en atomkerne, hvis den stærke kraft ikke eksisterede for at holde dem sammen. Den stærke kraft er den mest magtfulde kraft i naturen. Det er også den, der binder kvarker sammen for at danne protoner og neutroner.
Den svage kraft- Den svage styrke er en anden grundlæggende atomkraft. Det er stærkere end tyngdekraften, men det fungerer kun på uendeligt korte afstande. Bæret af subatomære energibunker kaldet bosoner, får den svage kraft protoner til at skifte til neutroner og omvendt under nukleart henfald. Uden denne kraft ville atomfusion være umulig, og stjerner, såsom solen, ville ikke eksistere.