Kraft har en spesifikk betydning i fysikk, og - i motsetning til i filmer - har det ikke noe å gjøre med den underliggende harmonien i universet. I fysikk er en kraft et trykk eller trekk som skyldes et samspill mellom to objekter. En kraft kan skyldes direkte kontakt, for eksempel et barn som skyver en vogn, eller fra handling på avstand, for eksempel gravitasjonsattraksjonen jorden utøver på månen. Innen disse to brede kategoriene er det mulig å identifisere minst 10 forskjellige krefter som hjelper til med å forme universet og konditionerer vår erfaring i det.
Kontaktstyrker
Da han formulerte sine bevegelseslover, forestilte Sir Isaac Newton seg uten tvil kontaktkrefter som hans primære eksempler. Dette er kreftene som skyldes direkte fysisk interaksjon mellom to objekter. I følge Newtons andre lov:
F = ma
en styrke av styrke F produserer en akselerasjon "a" når den påføres et objekt med masse "m."
Anvendt kraft- Dette er den enkleste typen krefter å forstå. Trykk på en gjenstand og gjenstanden skyver tilbake, sier Newtons første lov, til kraftens størrelse overvinner objektets treghet. På det tidspunktet begynner objektet å bevege seg, og i fravær av andre krefter akselererer det med en mengde proporsjonal med størrelsen på massen og den påførte kraften.
Normal kraft- Kraft er en vektormengde, noe som betyr at størrelsen avhenger av retning. I enhver interaksjon mellom to objekter er den normale kraften kraften vinkelrett på grensesnittet mellom de interagerende objektene. Normal kraft produserer ikke alltid bevegelse. For eksempel utøver en tabell en normal kraft på en bok for å overvinne tyngdekraften og forhindre at boken faller.
Friksjonsstyrke- Friksjonskraft motstår vanligvis bevegelse. Det er et resultat av at overflater i den virkelige verden ikke er helt glatte. Størrelsen på friksjonskraften som utøves av en overflate avhenger av friksjonskoeffisienten til materialet som overflaten er laget av, så vel som den til gjenstanden som beveger seg langs den. Friksjonskraften på et hvilende objekt, kalt statisk friksjon, er forskjellig fra den på et objekt i bevegelse, kalt glidende friksjon.
Luftmotstand- Objekter som beveger seg gjennom jordens atmosfære, møter en motstandskraft skapt av friksjonen som genereres av luftmolekyler. Denne kraften blir sterkere med økende hastighet og økende overflate vinkelrett på bevegelsesretningen. Det er en viktig mengde i luft- og romfartsindustrien.
Spenningskraft- Fest en streng til et fast objekt, trekk i den andre enden, og strengen trekker seg tilbake til den går i stykker. Kraften strengen utøver er strekkraften som påføres langs dens lengde. Det er en egenskap til materialet som strengen er laget av, så vel som diameteren.
Spring Force- Mengden kraft som er nødvendig for å komprimere en fjær, avhenger av materialet fjæren er laget av, diameteren på ledningen som danner spolene og antall spoler. Disse egenskapene er kvantifisert i et tall som er karakteristisk for våren, kalt vårkonstanten "k". Kraften som trengs for å komprimere fjæren en avstand "x" er gitt av Hookes lov:
F = kx
Handling på avstandsstyrker
De grunnleggende naturkreftene som holder planetene spinnende og solen og stjernene brenner, virker alle på avstand. Uten dem ville universet vi kjenner sannsynligvis ikke eksistere, eller hvis det gjorde det, ville det være et helt annet sted.
Tyngdekraft- Årsaken til eksistensen av denne kraften er noe av et mysterium, men hvis den ikke eksisterte, ville ikke planeter og stjerner kunne formes. Størrelsen på gravitasjonskraftobjektene som utøves på hverandre, avhenger av massene til objektene og det omvendte av kvadratet til avstanden mellom dem. Jo mer massive objektene og / eller jo kortere avstanden mellom dem, jo sterkere er kraften.
Elektromagnetisk kraft- Selv om de ikke ser ut til å være de samme, er elektrisitet og magnetisme relatert. Strømmende elektroner produserer magnetisme, og en magnet i bevegelse produserer elektrisitet. Forholdet mellom disse fenomenene ble forklart av den skotske fysikeren James Clerk Maxwell på 1800-tallet og er kvantifisert i ligningene. Elektrisitet utøver en kraft via tiltrekning eller frastøting av ladede partikler, mens magnetkraften skyldes tiltrekning eller frastøt forårsaket av magnetiske poler.
Den sterke styrken- Fordi alle protoner er positivt ladede, frastøter de hverandre, og de ville ikke være i stand til å danne en atomkjerne hvis den sterke kraften ikke eksisterte for å holde dem sammen. Den sterke kraften er den mektigste kraften i naturen. Det er også den som binder kvarker sammen for å danne protoner og nøytroner.
Den svake kraften- Den svake styrken er en annen grunnleggende atomkraft. Det er sterkere enn tyngdekraften, men det fungerer bare på uendelig korte avstander. Båret av subatomære energibunter som kalles bosoner, får den svake kraften til at protoner endres til nøytroner og omvendt under kjerneforfall. Uten denne kraften ville atomfusjon være umulig, og stjerner, som solen, ville ikke eksistere.