Sila má vo fyzike špecifický význam a - na rozdiel od filmov - nemá nič spoločné so základnou harmóniou vesmíru. Vo fyzike je sila tlakom alebo ťahom, ktorý je výsledkom interakcie medzi dvoma objektmi. Sila môže byť výsledkom priameho kontaktu, napríklad dieťaťa tlačiaceho na voze, alebo pôsobenia na diaľku, ako je napríklad gravitačná príťažlivosť, ktorú Zem vyvíja na Mesiac. V rámci týchto dvoch širokých kategórií je možné identifikovať najmenej 10 rôznych síl, ktoré pomáhajú formovať vesmír a podmieňovať naše skúsenosti v ňom.
Kontaktné sily
Keď formuloval svoje pohybové zákony, Sir Isaac Newton si bezpochyby predstavoval kontaktné sily ako svoje primárne príklady. Sú to sily, ktoré sú výsledkom priamej fyzickej interakcie medzi dvoma objektmi. Podľa druhého Newtonovho zákona:
F = ma
sila veľkosti F produkuje zrýchlenie „a“ pri pôsobení na objekt s hmotnosťou „m“.
Aplikovaná sila- Toto je najjednoduchší typ sily na pochopenie. Zatlačte na predmet a objekt sa zatlačí späť, hovorí Newtonov prvý zákon, až kým veľkosť sily neprekoná zotrvačnosť objektu. V tom okamihu sa objekt začne hýbať a pri absencii ďalších síl sa zrýchli o množstvo úmerné veľkosti jeho hmotnosti a použitej sily.
Normálna sila- Sila je vektorová veličina, čo znamená, že jej veľkosť závisí od smeru. Pri akejkoľvek interakcii medzi dvoma objektmi je normálna sila sila kolmá na rozhranie medzi interagujúcimi objektmi. Normálna sila nemusí vždy viesť k pohybu. Napríklad tabuľka vyvíja na knihu normálnu silu, aby prekonala gravitačnú silu a zabránila pádu knihy.
Trecia sila- Trecia sila zvyčajne odoláva pohybu. Je to výsledok skutočnosti, že povrchy v skutočnom svete nie sú úplne hladké. Veľkosť trecej sily vyvíjanej povrchom závisí od koeficientu trenia materiálu, z ktorého je povrch vyrobený, a od koeficientu trenia pohybujúceho sa po ňom. Sila trenia na odpočívajúcom objekte, ktorá sa nazýva statické trenie, sa líši od sily pôsobiacej na pohybujúci sa objekt, ktorý sa nazýva kĺzavé trenie.
Odpor vzduchu- Objekty pohybujúce sa zemskou atmosférou narážajú na odporovú silu vytvorenú trením generovaným molekulami vzduchu. Táto sila je silnejšia so zvyšujúcou sa rýchlosťou a zväčšujúcou sa povrchovou plochou kolmou na smer pohybu. Je to dôležité množstvo v leteckom a kozmickom priemysle.
Napínacia sila- Šnúrku priviažte k pevnému predmetu, potiahnite za druhý koniec a šnúrka sa sťahuje dozadu, kým sa nerozbije. Sila, ktorou struna pôsobí, je napínacia sila, ktorá pôsobí po celej dĺžke. Je to vlastnosť materiálu, z ktorého je šnúrka vyrobená, ako aj priemer.
Jarná sila- Veľkosť sily potrebnej na stlačenie pružiny závisí od materiálu, z ktorého je pružina vyrobená, priemeru drôtu tvoriaceho cievky a počtu cievok. Tieto vlastnosti sú kvantifikované v množstve charakteristickom pre pružinu, ktoré sa nazýva pružinová konštanta „k“. Sila potrebná na stlačenie pružiny na vzdialenosť „x“ je daná Hookeovým zákonom:
F = kx
Akcia na diaľku
Základné sily prírody, ktoré udržujú rotujúce planéty a slnko a hviezdy horia, pôsobia na diaľku. Bez nich by vesmír, ktorý poznáme, pravdepodobne neexistoval, alebo ak by existoval, bolo by to úplne iné miesto.
Gravitačná sila- Dôvod existencie tejto sily je čosi záhadné, ale ak by neexistovala, planéty a hviezdy by neboli schopné sformovať sa. Veľkosť objektov gravitačnej sily, ktoré na seba pôsobia, závisí od hmotností objektov a inverznej hodnoty druhej mocniny vzdialenosti medzi nimi. Čím sú predmety masívnejšie a / alebo čím je ich vzdialenosť kratšia, tým je sila silnejšia.
Elektromagnetická sila- Aj keď sa nezdá, že sú rovnaké, elektrina a magnetizmus spolu súvisia. Tečúce elektróny vytvárajú magnetizmus a pohyblivý magnet elektrinu. Vzťah medzi týmito javmi vysvetlil škótsky fyzik James Clerk Maxwell v 19. storočí a je kvantifikovaný v jeho rovniciach. Elektrina vyvíja silu prostredníctvom priťahovania alebo odpudzovania nabitých častíc, zatiaľ čo magnetická sila je spôsobená príťažlivosťou alebo odpudzovaním spôsobeným magnetickými pólmi.
Silná sila- Pretože sú všetky protóny pozitívne nabité, navzájom sa odpudzujú a neboli by schopní vytvoriť atómové jadro, keby neexistovala silná sila, ktorá by ich držala pohromade. Silná sila je najmocnejšou silou v prírode. Je to tiež ten, ktorý viaže kvarky dohromady a vytvára tak protóny a neutróny.
Slabá sila- Slabá sila je ďalšou základnou jadrovou silou. Je to silnejšie ako gravitácia, ale funguje to iba na nekonečne malé vzdialenosti. Slabá sila, ktorú nesú subatomárne zväzky energie nazývané bozóny, spôsobuje, že sa protóny počas jadrového rozpadu menia na neutróny a naopak. Bez tejto sily by bola jadrová fúzia nemožná a hviezdy, ako napríklad slnko, by neexistovali.