Pirmais no sera Īzaka Ņūtona trim kustības likumiem, kas veido klasiskās mehānikas pamatu, norāda, ka an objekts miera stāvoklī vai vienmērīgas kustības stāvoklī tāds paliks bezgalīgi, ja nav ārēja spēks. Citiem vārdiem sakot, spēks ir tas, kas izraisa ātruma vai paātrinājuma izmaiņas. Paātrinājuma lielumu, ko uz objektu rada noteikts spēks, nosaka objekta masa.
Spēks un ātrums ir virzīti
Kad fiziķi runā par objekta ātrumu, viņi runā ne tikai par objekta ātrumu, bet arī par virzienu, kādā tas pārvietojas. Līdzīgi spēkam ir virziena komponents, kā arī kvantitatīvs - spēks, kas tieši pretojas objekta ātrumam ir atšķirīga ietekme uz objektu nekā spēkam, kas darbojas taisnā leņķī pret to kustība. Matemātiskā izteiksmē spēks, ātrums un paātrinājums - tas ir ātruma maiņas ātrums ko ražo spēks - ir "vektoru" lielumi, kas ir termins, kas nozīmē to virzienu komponents.
Spēki, kas darbojas ar lidmašīnu
Vieglākais veids, kā saprast, kā spēks maina objekta ātrumu, ir iedomāties, ka šis spēks darbojas vienā virzienā ar ātrumu. Piemēram, lidmašīnas reaktīvie dzinēji nodrošina spēku, kas darbojas lidmašīnas kustības virzienā, dodot tai pozitīvu paātrinājumu un liekot tam iet ātrāk. Savukārt gaisa berze tieši pretojas lidmašīnas kustībai un to palēnina; ja dzinēji vairs nedarbosies, lidmašīna nokritīs no debesīm. Bet, kad dzinēja spēks un gaisa spiediena virzība uz augšu uz aerodinamiski veidotajiem spārniem līdzsvaro spēku berzes un citiem palēninošiem spēkiem, ieskaitot gravitāciju, lidmašīna lido nemainīgā ātrumā uz galamērķi.
Gravitācijas spēks
Gravitācijas pievilcība, ko saule rada uz Zemes, ir spēka piemērs ar svarīgu virziena komponentu. Tā kā gravitācijas spēks darbojas taisnā leņķī pret Zemes kustību, tas nemaina planētas pārvietošanās ātrumu, bet pastāvīgi maina virzienu. Tā rezultātā Zeme pārvietojas gandrīz apļveida orbītā. Zemes ātrums var būt samērā nemainīgs, taču tā ātrums vienmēr mainās gravitācijas spēka dēļ, kas to vienmēr pavelk pret sauli. Tas pats gravitācijas spēks uztur pavadoņus orbītā ap Zemi.
Brīvā ķermeņa diagrammas
Matemātiskā sakarība starp spēku (F), kas iedarbojas uz objektu, un tā paātrinājumu (a) ir F = m • a, kur "m" ir objekta masa. Spēka mērvienība metriskajā sistēmā ir ņūtons, kas nosaukts pēc angļu valodas fiziķa Īzaka Ņūtona, kurš formulēja attiecības. Reālajā pasaulē uz ķermeni parasti iedarbojas vairāki spēki, kuriem katram ir virziena sastāvdaļa. Šie spēki var būt mehāniski, gravitācijas, elektriski vai magnētiski. Lai prognozētu objekta kustību, bieži ir lietderīgi uzzīmēt brīva ķermeņa diagrammu, kas ir šo spēku grafisks attēlojums, kas attēlo katra lielumu un virzienu.