På slutten av 1600-tallet ga Sir Isaac Newton ut "Principia Mathematica", en bok som forbinder matematikkens og fysikkens verdener. Blant andre viktige ideer beskrev han den andre bevegelsesloven - at kraft er lik massetid akselerasjon eller f = ma. Selv om det ser enkelt ut ved første øyekast, har loven flere viktige implikasjoner, inkludert hvordan objekter beveger seg på jorden og i rommet. Grunnleggende lover som dette har tillatt forskere å undersøke naturen nøyaktig og ingeniører til å bygge maskiner som fungerer.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Kraft er lik masse ganger akselerasjon eller f = ma.
Betydningen av Force
Kraft er en fysisk mengde du takler i hverdagen. Det kreves makt for å åpne en dør, løfte et barn eller knekke et egg. Det er et trekk eller trykk som utøves av et objekt på et annet; gjenstandene kan være alt fra protoner og elektroner helt opp til planeter og galakser. Trekk eller skyv kan komme fra direkte kontakt eller, i tilfelle tyngdekraft, elektrisitet og magnetisme, på avstand. Forskere måler kraft i enheter kalt newton, hvor en newton er den kraften som trengs for å akselerere en 1 kilogram masse en meter per sekund i kvadrat.
Betydningen av akselerasjon
Når en hockeypuck glir over isen, gjør den det i ganske konstant hastighet til den treffer målet eller en spillers pinne. Selv om det beveger seg, akselererer det ikke. Akselerasjon kommer bare fra hastighetsendring. Når et objekt får fart, er akselerasjonen positiv; når hastigheten går tapt, er akselerasjonen negativ. Du måler hastighet i avstandsenheter delt på tid, for eksempel miles per time eller meter per sekund. Akselerasjon er endringen i hastighet delt på tiden det tar å endre, så det er meter per sekund per sekund, eller meter per sekund i kvadrat.
Betydningen av messe
Massen til et objekt er et mål på hvor mye materie det inneholder. En gummikule har mindre masse enn en blykule av samme størrelse fordi den har mindre materie i seg, færre atomer og færre av protonene, nøytroner og elektroner som utgjør atomene. Masse motstår også innsatsen for å presse eller trekke den; en bordtennisball er lett å hente og kaste; en søppelbil er ikke. Lastebilen er mer massiv enn bordtennisballen mange tusen ganger. Standardenheten for masse er kiloen, omtrent 2,2 pund.
Skalarer og vektorer
Masse er en enkel type mengde. Du kan ha store masser, små masser og mellomliggende masser. Det handler om det. Forskere kaller enkle mengder skalarer fordi ett tall vil beskrive det. Kraft og akselerasjon er imidlertid mer komplisert. De har både størrelse og retning. En TV-værvarsler snakker for eksempel om en vind som kommer fra vest med 20 miles i timen. Dette er vindens hastighetsvektor (hastighet). For å fullt ut beskrive en kraft eller akselerasjon, trenger du både mengden og retningen. For eksempel på en snødekt dag trekker du et barns slede i retning fremover med en kraft på 50 newton, og den akselererer i samme retning med 0,5 meter per sekund i kvadrat.
Betydningen av kraft, masse og akselerasjon
Newtons andre bevegelseslov virker enkel nok: Trykk på et objekt med en bestemt masse, og det akselererer basert på mengden kraft og masse. En liten kraft med stor masse gir en langsom akselerasjon, og en stor kraft med liten masse gir rask akselerasjon. Hva skjer når det ikke er noen kraft? En kraft på null på en hvilken som helst masse gir null akselerasjon. Hvis gjenstanden står stille, forblir den stille; hvis den beveger seg, fortsetter den å bevege seg i samme hastighet og retning. Husk at flere krefter kan være involvert samtidig. For eksempel binder du et tau rundt en kampestein og trekker med all din makt. Det er kraft og masse, men steinblokken springer ikke ut, så akselerasjonen er null. Friksjonskraften mellom kampesteinen og bakken avbryter kraften til trekk. Du trenger en mye større kraft, for eksempel fra en traktor, for å flytte steinen.