Sila ima specifično značenje u fizici i, za razliku od filmova, nema nikakve veze s temeljnom harmonijom svemira. U fizici sila predstavlja potisak ili povlačenje koji je rezultat interakcije dvaju predmeta. Sila može nastati izravnim kontaktom, poput djeteta koje gura vagon, ili djelovanjem na daljinu, poput gravitacijske privlačnosti koju Zemlja vrši na Mjesec. Unutar ove dvije široke kategorije moguće je identificirati najmanje 10 različitih sila koje pomažu oblikovati svemir i uvjetovati naše iskustvo u njemu.
Kontaktne snage
Kad je formulirao svoje zakone kretanja, sir Isaac Newton nesumnjivo je zamišljao kontaktne sile kao svoje primarne primjere. To su sile koje proizlaze iz izravne fizičke interakcije između dva objekta. Prema Newtonovom drugom zakonu:
F = ma
sila veličine F stvara ubrzanje "a" kada se primijeni na objekt mase "m".
Primijenjena sila- Ovo je najlakši tip sile za razumjeti. Gurajte predmet i objekt se gura natrag, kaže Newtonov Prvi zakon, sve dok veličina sile ne prevlada inerciju predmeta. U tom se trenutku objekt počinje kretati i, u nedostatku drugih sila, ubrzava za količinu proporcionalnu veličinama svoje mase i primijenjene sile.
Normalna sila- Sila je vektorska veličina, što znači da njena veličina ovisi o smjeru. U bilo kojoj interakciji između dva objekta, normalna sila je sila okomita na sučelje između predmeta koji djeluju. Uobičajena sila ne proizvodi uvijek kretanje. Na primjer, stol djeluje na knjigu normalnom silom kako bi nadvladao silu gravitacije i spriječio pad knjige.
Sila trenja- Sila trenja obično se opire kretanju. Rezultat je to što površine u stvarnom svijetu nisu savršeno glatke. Veličina sile trenja koju vrši površina ovisi o koeficijentu trenja materijala od kojeg je površina napravljena, kao i o koeficijentu predmeta koji se kreće duž nje. Sila trenja na odmarajućem objektu, koja se naziva statičko trenje, različita je od sile na pokretni objekt, koja se naziva klizno trenje.
Otpor zraka- Objekti koji se kreću kroz Zemljinu atmosferu nailaze na otpornu silu stvorenu trenjem koje generiraju molekule zraka. Ova sila postaje jača s povećanjem brzine i povećanjem površine okomite na smjer kretanja. To je važna količina u zrakoplovnoj i zrakoplovnoj industriji.
Sila zatezanja- Privežite uzicu za fiksni predmet, povucite drugi kraj i žica se povlači natrag dok se ne prekine. Sila koju vrši niz je sila zatezanja koja se primjenjuje duž njezine duljine. To je svojstvo materijala od kojeg je izrađena žica, kao i promjer.
Proljetna sila- Količina sile koja je potrebna za sabijanje opruge ovisi o materijalu od kojeg je izrađena opruga, promjeru žice koja tvori zavojnice i broju zavoja. Ta su svojstva kvantificirana brojem karakterističnih za oprugu koja se naziva proljetna konstanta "k". Sila potrebna za stiskanje opruge na udaljenost "x" zadana je Hookeovim zakonom:
F = kx
Djelovanje na daljinu
Temeljne prirodne sile koje održavaju planete da se vrte, a sunce i zvijezde gore, djeluju na daljinu. Bez njih svemir koji poznajemo vjerojatno ne bi postojao ili bi, da postoji, bio sasvim drugo mjesto.
Sila gravitacije- Razlog postojanja ove sile pomalo je misterij, ali da nije postojala, planeti i zvijezde ne bi mogli nastati. Veličina predmeta gravitacijske sile koji djeluju jedni na druge ovisi o masama predmeta i obrnutoj od kvadrata udaljenosti između njih. Što su predmeti masivniji i / ili je kraća udaljenost između njih, to je sila jača.
Elektromagnetska sila- Iako se čini da nisu isti, elektricitet i magnetizam su povezani. Tekući elektroni proizvode magnetizam, a pokretni magnet električnu energiju. Odnos između ovih pojava objasnio je škotski fizičar James Clerk Maxwell u 19. stoljeću i kvantificiran je u njegovim jednadžbama. Električna sila djeluje privlačenjem ili odbijanjem nabijenih čestica, dok je magnetska sila posljedica privlačenja ili odbijanja uzrokovanih magnetskim polovima.
Jaka sila- Budući da su svi protoni pozitivno nabijeni, oni se međusobno odbijaju i ne bi mogli stvoriti atomsku jezgru da ne postoji jaka sila koja bi ih držala na okupu. Jaka sila je najmoćnija sila u prirodi. Također je taj koji kvarkove povezuje da bi stvorio protone i neutrone.
Slaba sila- Slaba sila je još jedna temeljna nuklearna sila. Jači je od gravitacije, ali djeluje samo na beskrajno malim udaljenostima. Nošen subatomskim snopovima energije zvanim bozoni, slaba sila uzrokuje promjenu protona u neutrone i obrnuto tijekom nuklearnog raspada. Bez ove sile nuklearna fuzija bila bi nemoguća, a zvijezde, poput sunca, ne bi postojale.