Sila ima poseben pomen v fiziki in - za razliko od filmov - nima nič skupnega z osnovno harmonijo vesolja. V fiziki je sila potisk ali povlek, ki je posledica interakcije med dvema predmetoma. Sila je lahko posledica neposrednega stika, na primer otroka, ki potiska voz, ali delovanja na daljavo, na primer gravitacijske privlačnosti, ki jo Zemlja izvaja na Luni. V teh dveh širokih kategorijah je mogoče prepoznati vsaj 10 različnih sil, ki pomagajo oblikovati vesolje in pogojujejo naše izkušnje v njem.
Kontaktne sile
Ko je oblikoval svoje zakone gibanja, si je sir Isaac Newton nedvomno predstavljal kontaktne sile kot svoje glavne primere. To so sile, ki so posledica neposredne fizične interakcije med dvema predmetoma. Po Newtonovem drugem zakonu:
F = ma
sila velikosti F povzroči pospešek "a", če se nanese na predmet z maso "m".
Uporabljena sila- To je najlažje razumeti. Potisnite predmet in objekt se potisne nazaj, pravi Newtonov prvi zakon, dokler velikost sile ne premaga vztrajnosti predmeta. Takrat se objekt začne premikati in v odsotnosti drugih sil pospeši za količino, ki je sorazmerna velikosti njegove mase in uporabljene sile.
Normalna sila- Sila je vektorska veličina, kar pomeni, da je njena velikost odvisna od smeri. Pri vsakem medsebojnem vplivanju dveh predmetov je normalna sila sila, pravokotna na vmesnik med predmeti, ki medsebojno delujejo. Običajna sila ne povzroči vedno gibanja. Na primer miza deluje na knjigo z normalno silo, da premaga gravitacijsko silo in prepreči, da bi knjiga padla.
Torna sila- Torna sila se običajno upira gibanju. To je posledica dejstva, da površine v resničnem svetu niso popolnoma gladke. Velikost sile trenja, ki jo izvaja površina, je odvisna od koeficienta trenja materiala, iz katerega je površina narejena, pa tudi od koeficienta predmeta, ki se premika po njej. Sila trenja na počivajočem predmetu, imenovana statično trenje, se razlikuje od sile na premikajoči se objekt, ki se imenuje drsno trenje.
Zračna odpornost- Predmeti, ki se premikajo skozi zemeljsko atmosfero, naletijo na uporovno silo, ki jo ustvarja trenje, ki ga ustvarjajo molekule zraka. Ta sila postaja močnejša z naraščajočo hitrostjo in povečanjem površine, pravokotne na smer gibanja. To je pomembna količina v letalski in vesoljski industriji.
Napetostna sila- Vrvico privežite na fiksni predmet, povlecite za drugi konec in vrvico povlecite nazaj, dokler se ne zlomi. Sila, ki jo vrvi, je sila napenjanja, ki deluje na njeno dolžino. To je lastnost materiala, iz katerega je narejena vrvica, pa tudi premer.
Spring Force- Količina sile, ki je potrebna za stiskanje vzmeti, je odvisna od materiala, iz katerega je narejena vzmet, premera žice, ki tvori tuljave, in števila tuljav. Te lastnosti so količinsko opredeljene v številni značilnosti vzmeti, imenovani vzmetna konstanta "k". Sila, potrebna za stiskanje vzmeti na razdaljo "x", je podana po Hookejevem zakonu:
F = kx
Akcija na daljavo
Temeljne naravne sile, ki ohranjajo vrtenje planetov in sonce in zvezde, delujejo na daljavo. Brez njih vesolje, ki ga poznamo, verjetno ne bi obstajalo, ali če bi obstajalo, bi bilo to povsem drugače.
Gravitacijska sila- Razlog za obstoj te sile je nekaj skrivnostnega, toda če ne bi obstajala, planeti in zvezde ne bi mogli nastati. Velikost gravitacijske sile, ki jo imajo medsebojno odvisni predmeti, je odvisna od mase predmetov in inverzne kvadratne razdalje med njimi. Bolj kot so predmeti masivni in / ali krajša je razdalja med njimi, močnejša je sila.
Elektromagnetna sila- Čeprav se zdi, da nista enaka, sta elektrika in magnetizem povezana. Tekoči elektroni proizvajajo magnetizem, gibljivi magnet pa elektriko. Razmerje med temi pojavi je v 19. stoletju razložil škotski fizik James Clerk Maxwell in je v njegovih enačbah kvantificiran. Elektrika deluje preko privlačenja ali odbijanja nabitih delcev, magnetna sila pa je posledica privlačenja ali odbijanja, ki ga povzročajo magnetni polovi.
Močna sila- Ker so vsi protoni pozitivno nabiti, se med seboj odbijajo in ne bi mogli ustvariti atomskega jedra, če ne bi obstajala močna sila, ki bi jih držala skupaj. Močna sila je najmočnejša sila v naravi. Prav tako je tista, ki kvarke veže skupaj, da tvori protone in nevtrone.
Šibka sila- Šibka sila je še ena temeljna jedrska sila. Je močnejša od gravitacije, vendar deluje le na neskončno kratkih razdaljah. Šibka sila, ki jo nosijo subatomski svežnji energije, imenovani bozoni, povzroči, da se protoni med jedrskim razpadom spremenijo v nevtrone in obratno. Brez te sile jedrska fuzija ne bi bila mogoča in zvezd, kot je sonce, ne bi bilo.