力は物理学において特定の意味を持っており、映画とは異なり、宇宙の根底にある調和とは何の関係もありません。 物理学では、力は2つのオブジェクト間の相互作用から生じるプッシュまたはプルです。 力は、子供がワゴンを押すなどの直接的な接触、または地球が月に及ぼす重力の引力などの遠隔作用から生じる可能性があります。 これらの2つの広いカテゴリー内で、宇宙を形作り、宇宙での経験を調整するのに役立つ少なくとも10の異なる力を特定することが可能です。
接触力
彼が運動の法則を策定したとき、アイザックニュートン卿は間違いなく接触力を彼の主要な例として想像しました。 これらは、2つのオブジェクト間の直接的な物理的相互作用から生じる力です。 ニュートンの第2法則によると：
F = ma
大きさFの力は、質量「m」のオブジェクトに適用されると、加速度「a」を生成します。
加えられた力–これは理解するのが最も簡単なタイプの力です。 ニュートンの第一法則によれば、力の大きさが物体の慣性に打ち勝つまで、物体を押すと物体は押し戻されます。 その時点で、オブジェクトは動き始め、他の力がない場合、その質量と加えられた力の大きさに比例した量だけ加速します。
法線力–力はベクトル量です。つまり、その大きさは方向に依存します。 2つのオブジェクト間の相互作用では、垂直抗力は、相互作用するオブジェクト間の境界面に垂直な力です。 通常の力が常に動きを生み出すとは限りません。 たとえば、テーブルは本に垂直抗力を加えて重力に打ち勝ち、本が落下しないようにします。
摩擦力–摩擦力は通常、動きに抵抗します。 これは、現実世界の表面が完全に滑らかではないという事実の結果です。 表面によって加えられる摩擦力の大きさは、表面を構成する材料の摩擦係数と、それに沿って移動するオブジェクトの摩擦係数に依存します。 静止摩擦と呼ばれる静止物体の摩擦力は、滑り摩擦と呼ばれる移動物体の摩擦力とは異なります。
空気抵抗–地球の大気中を移動するオブジェクトは、空気分子によって生成される摩擦によって生成される抵抗力に遭遇します。 この力は、速度を上げ、運動方向に垂直な表面積を増やすと強くなります。 これは、航空および航空宇宙産業において重要な量です。
テンションフォース–ストリングを固定オブジェクトに結び、もう一方の端を引っ張ると、ストリングが折れるまで引き戻されます。 弦が及ぼす力は、弦の長さに沿って加えられる張力です。 それは、弦を作る材料の特性であり、直径でもあります。
ばね力–ばねを圧縮するために必要な力の量は、ばねを構成する材料、コイルを形成するワイヤーの直径、およびコイルの数によって異なります。 これらの特性は、ばね定数「k」と呼ばれるばねのいくつかの特性で定量化されます。 ばねを距離 "x"に圧縮するのに必要な力は、フックの法則によって与えられます。
F = kx
遠隔作用力
惑星を回転させ、太陽と星を燃やし続ける自然の基本的な力はすべて、離れた場所で作用します。 それらがなければ、私たちが知っている宇宙はおそらく存在しなかったでしょう、あるいは存在したとしても、それは非常に異なる場所になるでしょう。
重力–この力が存在する理由は謎のようなものですが、存在しなければ惑星や星は形成できません。 オブジェクトが相互に及ぼす重力の大きさは、オブジェクトの質量とオブジェクト間の距離の2乗の逆数に依存します。 オブジェクトの質量が大きいほど、および/またはオブジェクト間の距離が短いほど、力は強くなります。
電磁力–それらは同じではないように見えますが、電気と磁気は関連しています。 流れる電子は磁性を生み出し、動く磁石は電気を生み出します。 これらの現象の関係は、19世紀にスコットランドの物理学者ジェームズクラークマクスウェルによって説明され、彼の方程式で定量化されています。 電気は荷電粒子の引力または反発を介して力を発揮しますが、磁力は磁極によって引き起こされる引力または反発によるものです。
強い力–すべての陽子は正に帯電しているため、互いに反発し、それらを結合する強い力が存在しない場合、原子核を形成することはできません。 強い力は自然界で最も強力な力です。 また、クォークを結合して陽子と中性子を形成するものでもあります。
弱い力–弱い力はもう1つの基本的な核力です。 重力よりも強力ですが、非常に短い距離でしか機能しません。 ボソンと呼ばれる原子以下のエネルギーの束によって運ばれる弱い力により、核崩壊中に陽子が中性子に、またはその逆に変化します。 この力がなければ、核融合は不可能であり、太陽のような星は存在しません。