Pierwsza z Trzech Zasad Ruchu Sir Isaaca Newtona, które stanowią podstawę mechaniki klasycznej, stwierdza, że obiekt w spoczynku lub w stanie ruchu jednostajnego pozostanie taki w nieskończoność w przypadku braku zewnętrznego absence siła. Innymi słowy, siła to ta, która powoduje zmianę prędkości lub przyspieszenia. Wielkość przyspieszenia wytworzonego na obiekcie przez daną siłę zależy od masy obiektu.
Siła i prędkość są kierunkowe
Kiedy fizycy mówią o prędkości obiektu, mają na myśli nie tylko prędkość obiektu, ale także kierunek, w którym się porusza. Podobnie siła ma zarówno składową kierunkową, jak i składową ilościową – siłę bezpośrednio przeciwną prędkość obiektu ma inny wpływ na obiekt niż siła działająca pod kątem prostym do jego ruch. W kategoriach matematycznych siła, prędkość i przyspieszenie — czyli tempo zmian prędkości wytwarzane przez siłę -- są wielkościami „wektorowymi”, co jest terminem implikującym ich kierunek składnik.
Siły działające na samolot
Najłatwiejszym sposobem zrozumienia, jak siła zmienia prędkość obiektu, jest wyobrażenie sobie, że siła działa w tym samym kierunku co prędkość. Na przykład silniki odrzutowe w samolocie zapewniają siłę, która działa w kierunku ruchu samolotu, dając mu dodatnie przyspieszenie i przyspieszając. Z drugiej strony tarcie powietrza bezpośrednio przeciwstawia się ruchowi samolotu i spowalnia go; jeśli silniki przestaną działać, samolot spadnie z nieba. Ale kiedy siła silnika i ciśnienie powietrza skierowane w górę na aerodynamicznie zaprojektowane skrzydła równoważą siłę tarcia i innych sił spowalniających, w tym grawitacji, samolot leci ze stałą prędkością do miejsca przeznaczenia.
Siła grawitacji
Przyciąganie grawitacyjne, jakie słońce wywiera na Ziemię, jest przykładem siły o ważnej składowej kierunkowej. Ponieważ siła grawitacji działa pod kątem prostym do ruchu Ziemi, nie zmienia prędkości, z jaką planeta się porusza, ale stale zmienia kierunek. W rezultacie Ziemia porusza się po niemal kołowej orbicie. Prędkość Ziemi może być względnie stała, ale jej prędkość zawsze się zmienia w wyniku siły grawitacji, która zawsze ciągnie ją w kierunku Słońca. Ta sama siła grawitacyjna utrzymuje satelity na orbicie wokół Ziemi.
Schematy swobodnego ciała
Matematyczna zależność między siłą (F) wywieraną na obiekt a jego przyspieszeniem (a) wynosi F = m•a, gdzie „m” jest masą obiektu. Jednostką siły w systemie metrycznym jest niuton, którego nazwa pochodzi od Izaaka Newtona, angielskiego fizyka, który sformułował tę zależność. W rzeczywistym świecie na ciało działa zwykle kilka sił, każda o składowej kierunkowej. Siły te mogą mieć charakter mechaniczny, grawitacyjny, elektryczny lub magnetyczny. Aby przewidzieć ruch obiektu, często przydatne jest narysowanie diagramu swobodnego ciała, który jest graficzną reprezentacją tych sił, która przedstawia wielkość i kierunek każdego z nich.
