힘은 물리학에서 특정한 의미를 가지며 영화와는 달리 우주의 근본적인 조화와 관련이 없습니다. 물리학에서 힘은 두 물체 간의 상호 작용으로 인한 밀기 또는 당기기입니다. 힘은 어린이가 마차를 밀고있는 것과 같은 직접적인 접촉이나 지구가 달에 가하는 중력과 같은 먼 거리에서의 행동으로 인해 발생할 수 있습니다. 이 두 가지 광범위한 범주 내에서 우주를 형성하고 그 안에서 우리의 경험을 조절하는 데 도움이되는 10 가지 이상의 다른 힘을 식별하는 것이 가능합니다.
접촉력
그가 운동 법칙을 공식화했을 때 Isaac Newton 경은 접촉력을 그의 주요 사례로 상상했습니다. 이것은 두 물체 사이의 직접적인 물리적 상호 작용으로 인한 힘입니다. 뉴턴의 제 2 법칙에 따르면 :
F = ma
크기가 F 인 힘은 질량이 "m"인 물체에 적용될 때 가속도 "a"를 생성합니다.
적용된 힘– 이것은 이해하기 가장 쉬운 유형의 힘입니다. 물체를 밀면 물체가 뒤로 밀린다고 뉴턴의 제 1 법칙은 힘의 크기가 물체의 관성을 극복 할 때까지 말합니다. 그 시점에서 물체는 움직이기 시작하고 다른 힘이없는 경우 질량과 적용된 힘의 크기에 비례하는 양만큼 가속됩니다.
수직력– 힘은 벡터 양으로, 그 크기는 방향에 따라 달라집니다. 두 물체 간의 상호 작용에서 수직 힘은 상호 작용하는 물체 간의 계면에 수직 인 힘입니다. 수직 힘이 항상 움직임을 생성하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 테이블은 중력을 극복하고 책이 떨어지지 않도록 책에 수직 힘을가합니다.
마찰력– 마찰력은 일반적으로 움직임에 저항합니다. 현실 세계의 표면이 완벽하게 매끄럽지 않다는 사실의 결과입니다. 표면에 의해 가해지는 마찰력의 크기는 표면이 만들어지는 재료의 마찰 계수와 그 표면을 따라 움직이는 물체의 마찰 계수에 따라 달라집니다. 정지 마찰이라고하는 정지 된 물체의 마찰력은 슬라이딩 마찰이라고하는 움직이는 물체의 마찰력과 다릅니다.
공기 저항– 지구 대기를 통과하는 물체는 공기 분자에 의해 생성 된 마찰에 의해 생성 된 저항력을 만납니다. 이 힘은 속도가 증가하고 운동 방향에 수직 인 표면적이 증가함에 따라 강해집니다. 그것은 항공 및 항공 우주 산업에서 중요한 양입니다.
장력– 끈을 고정 된 물체에 묶고 다른 쪽 끝을 당기면 끈이 끊어 질 때까지 뒤로 당깁니다. 줄이 가하는 힘은 길이를 따라 가해지는 장력입니다. 그것은 직경뿐만 아니라 끈이 만들어지는 재료의 속성입니다.
스프링 포스– 스프링을 압축하는 데 필요한 힘의 양은 스프링이 만들어지는 재료, 코일을 형성하는 와이어의 직경 및 코일 수에 따라 다릅니다. 이러한 속성은 스프링 상수 "k"라고하는 스프링의 여러 특성으로 정량화됩니다. 스프링을 "x"거리만큼 압축하는 데 필요한 힘은 Hooke의 법칙에 의해 제공됩니다.
F = kx
원거리에서 작용하는 힘
행성을 계속 회전시키고 태양과 별이 모두 타 오르도록하는 자연의 근본적인 힘이 멀리서 작용합니다. 그들 없이는 우리가 아는 우주는 아마도 존재하지 않았을 것입니다. 만약 존재한다면 그것은 매우 다른 곳이 될 것입니다.
중력–이 힘이 존재하는 이유는 미스테리 한 것이지만 그것이 존재하지 않으면 행성과 별이 형성 될 수 없을 것입니다. 물체가 서로 작용하는 중력의 크기는 물체의 질량과 물체 사이의 거리 제곱의 역에 따라 달라집니다. 물체가 더 크고 /하거나 물체 사이의 거리가 짧을수록 힘이 더 강해집니다.
전자기력– 같지는 않지만 전기와 자기는 관련이 있습니다. 흐르는 전자는 자성을 생성하고 움직이는 자석은 전기를 생성합니다. 이러한 현상 사이의 관계는 19 세기 스코틀랜드의 물리학 자 James Clerk Maxwell에 의해 설명되었으며 그의 방정식으로 정량화되었습니다. 전기는 하전 입자의 인력 또는 반발력을 통해 힘을 발휘하는 반면, 자기력은 자극에 의한 인력 또는 반발력에 기인합니다.
강력한 힘– 모든 양성자는 양전하를 띠기 때문에 서로를 쫓아 내고 함께 묶을 수있는 강한 힘이 존재하지 않으면 원자핵을 형성 할 수 없습니다. 강한 힘은 자연에서 가장 강력한 힘입니다. 또한 쿼크를 결합하여 양성자와 중성자를 형성하는 역할도합니다.
약한 힘– 약한 힘은 또 다른 기본 핵력입니다. 중력보다 강하지 만 극히 짧은 거리에서만 작동합니다. 보손 (bosons)이라고하는 아 원자 에너지 묶음에 의해 운반되는 약한 힘은 핵 붕괴 동안 양성자가 중성자로 변하거나 그 반대로 변하게합니다. 이 힘이 없으면 핵융합이 불가능하고 태양과 같은 별은 존재하지 않을 것입니다.