A primeira das Três Leis do Movimento de Sir Isaac Newton, que formam a base da mecânica clássica, afirma que um objeto em repouso ou em um estado de movimento uniforme permanecerá assim indefinidamente na ausência de um objeto externo força. Em outras palavras, uma força é aquela que causa uma mudança na velocidade, ou aceleração. A quantidade de aceleração produzida em um objeto por uma determinada força é determinada pela massa do objeto.
Força e velocidade são direcionais
Quando os físicos falam sobre a velocidade de um objeto, eles estão falando não apenas sobre a velocidade do objeto, mas também sobre a direção em que ele se move. Da mesma forma, a força tem um componente direcional e também quantitativo - uma força diretamente oposta a velocidade de um objeto tem um efeito diferente sobre o objeto do que uma força atuando em ângulos retos com seu movimento. Em termos matemáticos, força, velocidade e aceleração - que é a taxa de variação da velocidade produzidos por uma força - são quantidades "vetoriais", que é um termo que implica sua direcional componente.
Forças atuando em um avião
A maneira mais fácil de entender como uma força altera a velocidade de um objeto é imaginar essa força agindo na mesma direção da velocidade. Por exemplo, os motores a jato de um avião fornecem uma força que atua na direção do movimento do avião, dando-lhe uma aceleração positiva e tornando-o mais rápido. O atrito do ar, por outro lado, se opõe diretamente ao movimento do avião e o desacelera; se os motores pararem de funcionar, o avião cairá do céu. Mas quando a força do motor e o impulso ascendente da pressão do ar nas asas projetadas aerodinamicamente equilibram a força de fricção e outras forças de desaceleração, incluindo a gravidade, o avião voa em velocidade constante em direção ao seu destino.
A Força da Gravitação
A atração gravitacional que o Sol exerce sobre a Terra é um exemplo de força com importante componente direcional. Como a força gravitacional age em ângulos retos com o movimento da Terra, ela não muda a velocidade com que o planeta viaja, mas muda constantemente a direção. Como resultado, a Terra se move em uma órbita quase circular. A velocidade da Terra pode ser relativamente constante, mas sua velocidade está sempre mudando como resultado da força da gravitação que sempre a puxa em direção ao sol. A mesma força gravitacional mantém os satélites em órbita ao redor da Terra.
Diagramas de corpo livre
A relação matemática entre a força (F) exercida sobre um objeto e sua aceleração (a) é F = m • a, onde "m" é a massa do objeto. A unidade de força no sistema métrico é o newton, que leva o nome de Isaac Newton, o físico inglês que formulou a relação. No mundo real, geralmente existem várias forças agindo em um corpo, cada uma com um componente direcional. Essas forças podem ser de natureza mecânica, gravitacional, elétrica ou magnética. Para prever o movimento do objeto, geralmente é útil desenhar um diagrama de corpo livre, que é uma representação gráfica dessas forças que mostra a magnitude e a direção de cada uma.