Den första av Sir Isaac Newtons Three Laws of Motion, som utgör grunden för klassisk mekanik, säger att en objekt i vila eller i ett tillstånd av enhetlig rörelse kommer att förbli på det sättet på obestämd tid i frånvaro av en extern tvinga. Med andra ord är en kraft den som orsakar en förändring i hastighet eller acceleration. Mängden acceleration som produceras på ett objekt av en given kraft bestäms av objektets massa.
Kraft och hastighet är riktad
När fysiker talar om ett objekts hastighet, pratar de inte bara om objektets hastighet utan också om riktningen det rör sig i. På samma sätt har kraft såväl en riktad komponent som en kvantitativ en - en kraft som är direkt motsatt ett objekts hastighet har en annan effekt på objektet än en kraft som verkar i rät vinkel mot dess rörelse. I matematiska termer, kraft, hastighet och acceleration - vilket är hastigheten på hastighetsförändringen produceras av en kraft - är "vektor" -mängder, vilket är en term som antyder deras riktning komponent.
Krafter som agerar på ett flygplan
Det enklaste sättet att förstå hur en kraft förändrar ett objekts hastighet är att föreställa sig den kraft som verkar i samma riktning som hastigheten. Till exempel ger jetmotorerna i ett flygplan en kraft som verkar i riktning mot flygplanets rörelse, vilket ger en positiv acceleration och får den att gå snabbare. Luftfriktion, å andra sidan, motsätter sig direkt flygplanets rörelse och bromsar den; om motorerna slutar fungera kommer flygplanet att falla från himlen. Men när motorkraften och det uppåtgående lufttrycket på de aerodynamiskt utformade vingarna balanserar kraften av friktion och andra retarderande krafter, inklusive gravitation, flyger flygplanet med en konstant hastighet mot sin destination.
Gravitationskraften
Den gravitationella attraktionen som solen utövar på jorden är ett exempel på en kraft med en viktig riktad komponent. Eftersom gravitationskraften verkar i rät vinkel mot jordens rörelse ändrar den inte den hastighet med vilken planeten färdas, men den ändrar hela tiden riktningen. Som ett resultat rör sig jorden i en nästan cirkulär bana. Jordens hastighet kan vara relativt konstant, men dess hastighet förändras alltid till följd av gravitationskraften som alltid drar den mot solen. Samma gravitationskraft håller satelliter i omloppsbana runt jorden.
Diagram över fria kroppar
Det matematiska förhållandet mellan kraft (F) som utövas på ett objekt och dess acceleration (a) är F = m • a, där "m" är objektets massa. Enheten för kraft i det metriska systemet är Newton, som är uppkallad efter Isaac Newton, den engelska fysikern som formulerade förhållandet. I den verkliga världen finns det vanligtvis flera krafter som verkar på en kropp, var och en med en riktad komponent. Dessa krafter kan vara av mekanisk, gravitationell, elektrisk eller magnetisk karaktär. För att förutsäga objektets rörelse är det ofta användbart att rita ett frikroppsdiagram, vilket är en grafisk representation av dessa krafter som visar storleken och riktningen för var och en.
