Η Δύναμη έχει ένα συγκεκριμένο νόημα στη φυσική και - σε αντίθεση με τις ταινίες - δεν έχει καμία σχέση με την υποκείμενη αρμονία του σύμπαντος. Στη φυσική, μια δύναμη είναι μια ώθηση ή έλξη που προκύπτει από μια αλληλεπίδραση μεταξύ δύο αντικειμένων. Μια δύναμη μπορεί να προκύψει από την άμεση επαφή, όπως ένα παιδί που σπρώχνει ένα βαγόνι, ή από τη δράση σε απόσταση, όπως η έλξη βαρύτητας που ασκεί η Γη στο φεγγάρι. Μέσα σε αυτές τις δύο ευρείες κατηγορίες, είναι δυνατό να προσδιοριστούν τουλάχιστον 10 διαφορετικές δυνάμεις που βοηθούν στη διαμόρφωση του σύμπαντος και στην κατάσταση της εμπειρίας μας σε αυτό.
Επικοινωνία με τις δυνάμεις
Όταν διατύπωσε τους νόμους κίνησης του, ο Σερ Ισαάκ Νεύτωνα αναμφίβολα φαντάστηκε τις δυνάμεις επαφής ως πρωταρχικά του παραδείγματα. Αυτές είναι οι δυνάμεις που προκύπτουν από την άμεση φυσική αλληλεπίδραση μεταξύ δύο αντικειμένων. Σύμφωνα με το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα:
F = μα
μια δύναμη μεγέθους F παράγει επιτάχυνση "a" όταν εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο με μάζα "m".
Ασκούμενη δύναμη- Αυτός είναι ο ευκολότερος τύπος δύναμης που κατανοεί. Σπρώξτε ένα αντικείμενο και το αντικείμενο σπρώχνει πίσω, λέει ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα, έως ότου το μέγεθος της δύναμης ξεπεράσει την αδράνεια του αντικειμένου. Σε αυτό το σημείο, το αντικείμενο αρχίζει να κινείται και, απουσία άλλων δυνάμεων, επιταχύνεται κατά ένα ποσοστό ανάλογο με τα μεγέθη της μάζας του και την εφαρμοζόμενη δύναμη.
Κανονική δύναμη- Η δύναμη είναι μια διανυσματική ποσότητα, που σημαίνει ότι το μέγεθος εξαρτάται από την κατεύθυνση. Σε οποιαδήποτε αλληλεπίδραση μεταξύ δύο αντικειμένων, η κανονική δύναμη είναι η δύναμη κάθετη προς τη διεπαφή μεταξύ των αλληλεπιδρώντων αντικειμένων. Η κανονική δύναμη δεν παράγει πάντα κίνηση. Για παράδειγμα, ένας πίνακας ασκεί μια κανονική δύναμη σε ένα βιβλίο για να ξεπεράσει τη δύναμη της βαρύτητας και να εμποδίσει το βιβλίο να πέσει.
Δύναμη τριβής- Η δύναμη τριβής αντιστέκεται συνήθως στην κίνηση. Είναι αποτέλεσμα του γεγονότος ότι οι επιφάνειες στον πραγματικό κόσμο δεν είναι απόλυτα ομαλές. Το μέγεθος της δύναμης τριβής που ασκείται από μια επιφάνεια εξαρτάται από τον συντελεστή τριβής του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται η επιφάνεια καθώς και από το αντικείμενο που κινείται κατά μήκος αυτής. Η δύναμη τριβής σε ένα ακίνητο αντικείμενο, που ονομάζεται στατική τριβή, είναι διαφορετική από αυτήν σε ένα κινούμενο αντικείμενο, που ονομάζεται συρόμενη τριβή.
Αντίσταση αέρα- Τα αντικείμενα που κινούνται μέσω της γήινης ατμόσφαιρας συναντούν μια δύναμη αντίστασης που δημιουργείται από την τριβή που δημιουργείται από μόρια αέρα Αυτή η δύναμη γίνεται ισχυρότερη με την αύξηση της ταχύτητας και την αύξηση της επιφάνειας κάθετα προς την κατεύθυνση της κίνησης. Είναι μια σημαντική ποσότητα στις αεροπορικές και αεροδιαστημικές βιομηχανίες.
Δύναμη έντασης- Δέστε μια συμβολοσειρά σε ένα σταθερό αντικείμενο, τραβήξτε το άλλο άκρο και η συμβολοσειρά τραβά πίσω μέχρι να σπάσει. Η δύναμη που ασκεί η συμβολοσειρά είναι η δύναμη τάνυσης, η οποία εφαρμόζεται κατά το μήκος της. Είναι μια ιδιότητα του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται η χορδή καθώς και η διάμετρος.
Άνοιξη Δύναμη- Η απαιτούμενη δύναμη για τη συμπίεση ενός ελατηρίου εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται το ελατήριο, τη διάμετρο του σύρματος που σχηματίζει τα πηνία και τον αριθμό των πηνίων. Αυτές οι ιδιότητες ποσοτικοποιούνται σε έναν αριθμό χαρακτηριστικών του ελατηρίου που ονομάζεται σταθερά ελατηρίου "k". Η δύναμη που απαιτείται για τη συμπίεση του ελατηρίου σε απόσταση "x" δίνεται από τον Νόμο του Hooke:
F = kx
Δράση σε εξ αποστάσεως δυνάμεις
Οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης που κρατούν τους πλανήτες να περιστρέφονται και ο ήλιος και τα αστέρια να καίνε όλα ενεργούν από απόσταση Χωρίς αυτούς, το σύμπαν που γνωρίζουμε πιθανότατα δεν θα υπήρχε ή, αν συνέβαινε, θα ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος.
Βαρυτική δύναμη- Ο λόγος για την ύπαρξη αυτής της δύναμης είναι κάτι μυστήριο, αλλά αν δεν υπήρχε, δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν πλανήτες και αστέρια. Το μέγεθος των αντικειμένων βαρυτικής δύναμης ασκούνται το ένα από το άλλο εξαρτάται από τις μάζες των αντικειμένων και το αντίστροφο του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ τους. Όσο πιο μαζικά τα αντικείμενα και / ή όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ τους, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη.
Ηλεκτρομαγνητική Δύναμη- Αν και δεν φαίνεται να είναι το ίδιο, ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός σχετίζονται. Τα ηλεκτρόνια που ρέουν παράγουν μαγνητισμό και ένας κινούμενος μαγνήτης παράγει ηλεκτρισμό. Η σχέση μεταξύ αυτών των φαινομένων εξηγήθηκε από τον Σκωτσέζικο φυσικό James Clerk Maxwell τον 19ο αιώνα και ποσοτικοποιήθηκε στις εξισώσεις του. Η ηλεκτρική ενέργεια ασκεί δύναμη μέσω της έλξης ή απώθησης φορτισμένων σωματιδίων, ενώ η μαγνητική δύναμη οφείλεται στην έλξη ή απώθηση που προκαλείται από μαγνητικούς πόλους.
Η Ισχυρή Δύναμη- Επειδή όλα τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα, απωθούν το ένα το άλλο και δεν θα μπορούσαν να σχηματίσουν έναν ατομικό πυρήνα εάν δεν υπήρχε η ισχυρή δύναμη για να τα συγκρατήσει. Η ισχυρή δύναμη είναι η πιο ισχυρή δύναμη στη φύση. Είναι επίσης αυτό που συνδέει τα κουάρκ μαζί για να σχηματίσουν πρωτόνια και νετρόνια.
Η αδύναμη δύναμη- Η ασθενής δύναμη είναι μια άλλη θεμελιώδης πυρηνική δύναμη. Είναι ισχυρότερο από τη βαρύτητα, αλλά λειτουργεί μόνο σε άπειρες μικρές αποστάσεις. Μεταφερόμενη από υποατομικές δέσμες ενέργειας που ονομάζονται μποζόνια, η ασθενής δύναμη προκαλεί τα πρωτόνια να μετατραπούν σε νετρόνια και αντίστροφα κατά την πυρηνική αποσύνθεση. Χωρίς αυτή τη δύναμη, η πυρηνική σύντηξη θα ήταν αδύνατη και αστέρια, όπως ο ήλιος, δεν θα υπήρχαν.