Hva kan føre til endring i hastighet?

Den første av Sir Isaac Newtons Three Laws of Motion, som danner grunnlaget for klassisk mekanikk, sier at en objekt i ro eller i en tilstand av jevn bevegelse vil forbli på den måten på ubestemt tid i fravær av en ekstern makt. Med andre ord er en kraft den som forårsaker en endring i hastighet eller akselerasjon. Mengden akselerasjon produsert på et objekt av en gitt kraft bestemmes av objektets masse.

Når fysikere snakker om et objekts hastighet, snakker de ikke bare om objektets hastighet, men også om retningen det beveger seg i. Tilsvarende har kraft både en retningsbestemt komponent og en kvantitativ - en kraft som er direkte imot et objekts hastighet har en annen effekt på objektet enn en kraft som virker i rett vinkel mot dens bevegelse. I matematiske termer, kraft, hastighet og akselerasjon - som er hastigheten på hastighetsendring produsert av en kraft - er "vektor" -mengder, som er et begrep som antyder deres retning komponent.

Den enkleste måten å forstå hvordan en kraft endrer hastigheten på et objekt, er å forestille seg at kraften virker i samme retning som hastigheten. For eksempel gir jetmotorene på et fly en kraft som virker i retning av flyets bevegelse, noe som gir den en positiv akselerasjon og får den til å gå raskere. Luftfriksjon, derimot, motarbeider flyets bevegelse direkte og bremser den; hvis motorene slutter å virke, vil flyet falle ut av himmelen. Men når kraften til motoren og det oppadgående trykk av lufttrykket på de aerodynamisk utformede vingene balanserer kraften av friksjon og andre bremsende krefter, inkludert tyngdekraften, flyr flyet med konstant hastighet mot destinasjonen.

Gravitasjonsattraksjonen som solen utøver på jorden er et eksempel på en kraft med en viktig retningsbestandig komponent. Fordi gravitasjonskraften virker vinkelrett på jordens bevegelse, endrer den ikke hastigheten som planeten beveger seg på, men den endrer stadig retningen. Som et resultat beveger jorden seg i en nesten sirkulær bane. Jordens hastighet kan være relativt konstant, men hastigheten endres alltid som et resultat av tyngdekraften som alltid trekker den mot solen. Den samme gravitasjonskraften holder satellitter i bane rundt jorden.

Det matematiske forholdet mellom kraft (F) som utøves på et objekt og dets akselerasjon (a) er F = m • a, hvor "m" er massen til objektet. Enheten for styrke i det metriske systemet er Newton, som er oppkalt etter Isaac Newton, den engelske fysikeren som formulerte forholdet. I den virkelige verden er det vanligvis flere krefter som virker på en kropp, hver med en retningsbestemt komponent. Disse kreftene kan være mekaniske, gravitasjonelle, elektriske eller magnetiske. For å forutsi bevegelsen til objektet er det ofte nyttig å tegne et frikroppsdiagram, som er en grafisk fremstilling av disse kreftene som viser størrelsen og retningen til hver.