Primul din Trei legi ale mișcării lui Sir Isaac Newton, care formează baza mecanicii clasice, afirmă că un obiectul în repaus sau într-o stare de mișcare uniformă va rămâne așa la nesfârșit în absența unui exterior forta. Cu alte cuvinte, o forță este aceea care determină o schimbare a vitezei sau a accelerației. Cantitatea de accelerație produsă pe un obiect de o forță dată este determinată de masa obiectului.
Forța și viteza sunt direcționale
Când fizicienii vorbesc despre viteza unui obiect, ei vorbesc nu numai despre viteza obiectului, ci și despre direcția în care se mișcă. În mod similar, forța are o componentă direcțională, precum și una cantitativă - o forță direct opusă viteza unui obiect are un efect diferit asupra obiectului decât o forță care acționează în unghi drept față de aceasta mişcare. În termeni matematici, forța, viteza și accelerația - care este rata de schimbare a vitezei produse de o forță - sunt cantități „vectoriale”, care este un termen care implică direcția lor componentă.
Forțele care acționează pe un avion
Cel mai simplu mod de a înțelege modul în care o forță modifică viteza unui obiect este să vă imaginați că forța acționează în aceeași direcție ca viteza. De exemplu, motoarele cu reacție ale unui avion oferă o forță care acționează în direcția mișcării avionului, oferindu-i o accelerație pozitivă și făcându-l să meargă mai repede. Fricțiunea aerului, pe de altă parte, se opune direct mișcării avionului și o accelerează; dacă motoarele nu mai funcționează, avionul va cădea din cer. Dar când forța motorului și împingerea în sus a presiunii aerului pe aripile proiectate aerodinamic echilibrează forța de frecare și alte forțe decelerante, inclusiv gravitația, avionul zboară cu o viteză constantă spre destinația sa.
Forța Gravitației
Atracția gravitațională pe care soarele o exercită asupra Pământului este un exemplu de forță cu o componentă direcțională importantă. Deoarece forța gravitațională acționează în unghi drept față de mișcarea Pământului, nu schimbă viteza cu care se deplasează planeta, dar schimbă constant direcția. Ca urmare, Pământul se mișcă pe o orbită aproape circulară. Viteza Pământului poate fi relativ constantă, dar viteza sa se schimbă întotdeauna ca urmare a forței de gravitație care o atrage întotdeauna spre soare. Aceeași forță gravitațională menține sateliții pe orbită în jurul Pământului.
Diagrame cu corp liber
Relația matematică dintre forța (F) exercitată asupra unui obiect și accelerația acestuia (a) este F = m • a, unde „m” este masa obiectului. Unitatea de forță din sistemul metric este newtonul, care poartă numele lui Isaac Newton, fizicianul englez care a formulat relația. În lumea reală, există de obicei mai multe forțe care acționează asupra unui corp, fiecare cu o componentă direcțională. Aceste forțe pot fi de natură mecanică, gravitațională, electrică sau magnetică. Pentru a prezice mișcarea obiectului, este adesea util să desenați o diagramă cu corp liber, care este o reprezentare grafică a acestor forțe care descrie magnitudinea și direcția fiecăruia.