Kraft har en specifik betydelse inom fysik, och - till skillnad från i filmer - har det inget att göra med universums underliggande harmoni. I fysik är en kraft ett tryck eller drag som härrör från en interaktion mellan två objekt. En kraft kan bero på direktkontakt, till exempel ett barn som skjuter en vagn, eller från handling på avstånd, såsom den gravitationella attraktionen jorden utövar på månen. Inom dessa två breda kategorier är det möjligt att identifiera minst tio olika krafter som hjälper till att forma universum och villkorar vår erfarenhet av det.
Kontakta styrkor
När han formulerade sina rörelselagar föreställde sig Sir Isaac Newton utan tvekan kontaktkrafter som hans främsta exempel. Det här är de krafter som härrör från direkt fysisk interaktion mellan två objekt. Enligt Newtons andra lag:
F = ma
en kraft av storlek F producerar en acceleration "a" när den appliceras på ett objekt med massan "m."
Tillagd kraft- Det här är den enklaste typen av kraft att förstå. Tryck på ett objekt och objektet skjuter tillbaka, säger Newtons första lag, tills kraftens storlek övervinner objektets tröghet. Vid den punkten börjar objektet röra sig och i frånvaro av andra krafter accelererar det med en mängd som är proportionell mot storleken på dess massa och den applicerade kraften.
Normal styrka- Kraft är en vektormängd, vilket betyder att dess storlek beror på riktning. I varje interaktion mellan två objekt är den normala kraften den kraft som är vinkelrät mot gränsytan mellan de interagerande objekten. Normal kraft producerar inte alltid rörelse. Till exempel utövar en tabell en normal kraft på en bok för att övervinna tyngdkraften och förhindra att boken faller.
Friktionskraft- Friktionskraft motstår vanligtvis rörelse. Det är ett resultat av att ytor i den verkliga världen inte är helt släta. Storleken på friktionskraften som utövas av en yta beror på friktionskoefficienten för materialet från vilket ytan är gjord såväl som för objektet som rör sig längs den. Friktionskraften på ett vilande föremål, kallad statisk friktion, skiljer sig från den på ett rörligt objekt, kallad glidfriktion.
Luftmotstånd- Föremål som rör sig genom jordens atmosfär stöter på en resistiv kraft skapad av friktionen som genereras av luftmolekyler. Denna kraft blir starkare med ökande hastighet och ökande yta vinkelrätt mot rörelseriktningen. Det är en viktig mängd inom flyg- och rymdindustrin.
Spänningskraft- Knyt en sträng till ett fast föremål, dra i andra änden och strängen drar tillbaka tills den går sönder. Kraften som strängen utövar är spänningskraften som appliceras längs dess längd. Det är en egenskap hos materialet som strängen är tillverkad av samt diametern.
Spring Force- Mängden kraft som krävs för att komprimera en fjäder beror på materialet från vilket fjädern är tillverkad, diametern på tråden som bildar spolarna och antalet spolar. Dessa egenskaper kvantifieras i ett antal kännetecken för våren som kallas fjäderkonstanten "k". Kraften som behövs för att komprimera fjädern ett avstånd "x" ges av Hookes lag:
F = kx
Action at a Distance Forces
De grundläggande naturkrafterna som håller planeterna snurrande och solen och stjärnorna brinner verkar på avstånd. Utan dem skulle det universum vi känner antagligen inte existera eller, om det gjorde det, skulle det vara en helt annan plats.
Gravitationskraften- Anledningen till existensen av denna kraft är något av ett mysterium, men om den inte existerade skulle planeter och stjärnor inte kunna bildas. Storleken på de gravitationskraftobjekt som utövar på varandra beror på massorna av objekten och det inversa av kvadraten på avståndet mellan dem. Ju mer massiva objekten och / eller ju kortare avståndet mellan dem är, desto starkare är kraften.
Elektromagnetisk kraft- Även om de inte verkar vara desamma är elektricitet och magnetism relaterade. Flödande elektroner producerar magnetism och en rörlig magnet producerar elektricitet. Förhållandet mellan dessa fenomen förklarades av den skotska fysikern James Clerk Maxwell på 1800-talet och kvantifieras i sina ekvationer. Elektricitet utövar en kraft via attraktion eller avstötning av laddade partiklar, medan magnetkraften beror på attraktion eller avstötning orsakad av magnetiska poler.
Den starka kraften- Eftersom alla protoner är positivt laddade stöter de från varandra och de skulle inte kunna bilda en atomkärna om den starka kraften inte fanns för att hålla ihop dem. Den starka kraften är den mest kraftfulla kraften i naturen. Det är också den som binder kvarkar tillsammans för att bilda protoner och neutroner.
Den svaga kraften- Den svaga styrkan är en annan grundläggande kärnkraftsstyrka. Det är starkare än tyngdkraften, men det fungerar bara på oändligt korta avstånd. Bäras av subatomära energibuntar som kallas bosoner, orsakar den svaga kraften att protoner förändras till neutroner och vice versa under kärnförfall. Utan denna kraft skulle kärnfusion vara omöjligt och stjärnor, som solen, skulle inte existera.
