Spēkam fizikā ir īpaša nozīme, un, atšķirībā no filmām, tam nav nekāda sakara ar Visuma pamatā esošo harmoniju. Fizikā spēks ir grūdiens vai vilkšana, kas rodas divu objektu mijiedarbības rezultātā. Spēks var rasties no tieša kontakta, piemēram, bērna, kurš stumj vagonu, vai no darbības attālumā, piemēram, gravitācijas pievilcības, ko Zeme rada uz Mēness. Šajās divās plašajās kategorijās ir iespējams identificēt vismaz 10 dažādus spēkus, kas palīdz veidot Visumu un kondicionēt mūsu pieredzi tajā.
Sazinieties ar spēkiem
Kad viņš formulēja savus kustības likumus, sers Īzaks Ņūtons, bez šaubām, iztēlojās kontaktspēkus kā savus galvenos piemērus. Tie ir spēki, kas rodas divu objektu tiešas fiziskas mijiedarbības rezultātā. Saskaņā ar Ņūtona otro likumu:
F = ma
F lieluma spēks rada paātrinājumu "a", ja to pieliek objektam ar masu "m".
Lietotais spēks- Tas ir vieglākais spēka veids, ko saprast. Nospiediet objektu, un objekts atgrūžas, saka Ņūtona pirmais likums, līdz spēka lielums pārvar objekta inerci. Tajā brīdī objekts sāk kustēties un, ja nav citu spēku, paātrina par summu, kas proporcionāla tā masas lielumiem un pielietotajam spēkam.
Normāls spēks- Spēks ir vektora lielums, kas nozīmē, ka tā lielums ir atkarīgs no virziena. Jebkurā divu objektu mijiedarbībā parastais spēks ir spēks, kas ir perpendikulārs saskarnei starp mijiedarbojošajiem objektiem. Normāls spēks ne vienmēr rada kustību. Piemēram, tabula izdara normālu spēku grāmatai, lai pārvarētu gravitācijas spēku un pasargātu grāmatu no krišanas.
Berzes spēks- Berzes spēks parasti pretojas kustībai. Tas ir rezultāts faktam, ka virsmas reālajā pasaulē nav pilnīgi gludas. Virsmas radītās berzes spēka lielums ir atkarīgs no materiāla, no kura izgatavota virsma, kā arī no tā, kas pārvietojas pa to, berzes koeficienta. Berzes spēks uz atpūtas objektu, ko sauc par statisko berzi, atšķiras no kustīgā objekta, ko sauc par slīdošo berzi.
Gaisa pretestība- Objekti, kas pārvietojas pa Zemes atmosfēru, saskaras ar pretestības spēku, ko rada gaisa molekulu radītā berze. Šis spēks kļūst stiprāks, palielinoties ātrumam un palielinot virsmas laukumu perpendikulāri kustības virzienam. Tas ir svarīgs daudzums aviācijas un kosmosa rūpniecībā.
Spriedzes spēks- Piesieniet auklu pie fiksēta priekšmeta, pavelciet otru galu, un aukla atvelk, līdz tā saplīst. Virknes spēks ir sprieguma spēks, kas tiek pielietots visā garumā. Tas ir materiāla, no kura izgatavota aukla, kā arī diametra īpašība.
Pavasara spēks- Atsperes saspiešanai nepieciešamais spēka lielums ir atkarīgs no materiāla, no kura tiek izgatavota atspere, no stieples diametra, kas veido ruļļus, un no ruļļu skaita. Šīs īpašības ir kvantitatīvi noteiktas pavasarim raksturīgā skaitlī, ko sauc par pavasara konstanti "k". Spēku, kas nepieciešams, lai saspiestu atsperi attālumā "x", nosaka Huka likums:
F = kx
Darbība distances spēkos
Dabas fundamentālie spēki, kas neļauj planētām griezties, kā arī saule un zvaigznes, kas darbojas visi, darbojas attālumā. Bez tiem visums, kuru mēs zinām, iespējams, nepastāvētu, vai, ja tā būtu, tā būtu pavisam cita vieta.
Gravitācijas spēks- Šī spēka pastāvēšanas iemesls ir kaut kas noslēpums, taču, ja tā nebūtu, planētas un zvaigznes nevarētu veidoties. Gravitācijas spēka objektu lielums, kas iedarbojas viens uz otru, ir atkarīgs no objektu masas un apgrieztā kvadrāta no attāluma starp tām. Jo masīvāki ir objekti un / vai mazāks attālums starp tiem, jo lielāks spēks.
Elektromagnētiskais spēks- Lai arī šķiet, ka tie nav vienādi, elektrība un magnētisms ir saistīti. Plūstošie elektroni rada magnētismu, un kustīgais magnēts rada elektrību. Attiecību starp šīm parādībām 19. gadsimtā izskaidroja skotu fiziķis Džeimss Klerks Maksvels, un tā ir kvantificēta viņa vienādojumos. Elektrība iedarbojas ar lādētu daļiņu pievilcību vai atgrūšanu, savukārt magnētiskais spēks ir saistīts ar magnētisko stabu radīto pievilcību vai atgrūšanos.
Spēcīgais spēks- Tā kā visi protoni ir pozitīvi uzlādēti, tie viens otru atgrūž, un viņi nevarētu izveidot atomu kodolu, ja nebūtu spēcīga spēka, kas tos turētu kopā. Spēcīgais spēks ir visspēcīgākais spēks dabā. Tas ir arī tas, kas sasaista kvarkus, veidojot protonus un neitronus.
Vājais spēks- Vājais spēks ir vēl viens fundamentāls kodolspēks. Tas ir stiprāks par gravitāciju, bet tas darbojas tikai bezgalīgi mazos attālumos. Nēsājot subatomiskos enerģijas saišķos, ko sauc par bozoniem, vājais spēks izraisa kodolu sabrukšanas laikā protonu maiņu neitronos un otrādi. Bez šī spēka kodolsintēze nebūtu iespējama, un zvaigznes, piemēram, saule, nepastāvētu.
