อะไรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

กฎการเคลื่อนที่สามกฎข้อแรกของเซอร์ ไอแซก นิวตัน ซึ่งเป็นพื้นฐานของกลศาสตร์คลาสสิกกล่าวว่า วัตถุที่อยู่นิ่งหรืออยู่ในสถานะเคลื่อนที่สม่ำเสมอจะคงอยู่อย่างนั้นไม่มีกำหนดเมื่อไม่มีภายนอก บังคับ. กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงคือสิ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือความเร่ง ปริมาณความเร่งที่เกิดขึ้นบนวัตถุด้วยแรงที่กำหนดนั้นพิจารณาจากมวลของวัตถุ

เมื่อนักฟิสิกส์พูดถึงความเร็วของวัตถุ พวกเขาไม่เพียงพูดถึงความเร็วของวัตถุเท่านั้น แต่ยังพูดถึงทิศทางที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วย ในทำนองเดียวกัน แรงก็มีองค์ประกอบที่เป็นทิศทางเช่นเดียวกับแรงเชิงปริมาณ ซึ่งเป็นแรงที่ตรงข้ามกัน ความเร็วของวัตถุมีผลกับวัตถุแตกต่างจากแรงที่ทำมุมฉากกับวัตถุ การเคลื่อนไหว ในทางคณิตศาสตร์ แรง ความเร็ว และความเร่ง -- ซึ่งเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ที่เกิดจากแรง - เป็นปริมาณ "เวกเตอร์" ซึ่งเป็นคำที่บ่งบอกถึงทิศทาง องค์ประกอบ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจว่าแรงเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุอย่างไรคือการจินตนาการว่าแรงกระทำในทิศทางเดียวกับความเร็ว ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ไอพ่นบนเครื่องบินให้แรงที่กระทำต่อทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน ทำให้มีอัตราเร่งเป็นบวกและทำให้บินเร็วขึ้น ในทางกลับกัน ความเสียดทานของอากาศจะขัดขวางการเคลื่อนที่ของเครื่องบินโดยตรงและทำให้เครื่องบินช้าลง ถ้าเครื่องยนต์หยุดทำงาน เครื่องบินจะตกลงมาจากท้องฟ้า แต่เมื่อแรงของเครื่องยนต์และแรงกดอากาศขึ้นไปบนปีกที่ออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ทำให้แรงสมดุล ของแรงเสียดทานและแรงชะลออื่นๆ รวมทั้งแรงโน้มถ่วง เครื่องบินบินด้วยความเร็วคงที่ไปยังจุดหมายปลายทาง

แรงดึงดูดที่ดวงอาทิตย์กระทำต่อโลกเป็นตัวอย่างของแรงที่มีองค์ประกอบทิศทางที่สำคัญ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงทำมุมฉากกับการเคลื่อนที่ของโลก มันจะไม่เปลี่ยนความเร็วที่ดาวเคราะห์เดินทาง แต่จะเปลี่ยนแปลงทิศทางตลอดเวลา ส่งผลให้โลกเคลื่อนที่เป็นวงโคจรเกือบเป็นวงกลม ความเร็วของโลกอาจค่อนข้างคงที่ แต่ความเร็วของโลกเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาอันเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงที่ดึงโลกเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ แรงโน้มถ่วงเดียวกันทำให้ดาวเทียมโคจรรอบโลก

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างแรง (F) ที่กระทำกับวัตถุและความเร่ง (a) คือ F = m•a โดยที่ "m" คือมวลของวัตถุ หน่วยของแรงในระบบเมตริกคือนิวตัน ซึ่งตั้งชื่อตามไอแซก นิวตัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้กำหนดความสัมพันธ์ ในโลกแห่งความเป็นจริง มักจะมีแรงหลายอย่างที่กระทำต่อร่างกาย ซึ่งแต่ละแรงมีองค์ประกอบทิศทาง แรงเหล่านี้อาจเป็นลักษณะทางกล แรงโน้มถ่วง ไฟฟ้า หรือแม่เหล็ก ในการทำนายการเคลื่อนที่ของวัตถุ มักจะมีประโยชน์ในการวาดไดอะแกรมวัตถุอิสระ ซึ่งเป็นการแสดงภาพกราฟิกของแรงเหล่านี้ซึ่งแสดงขนาดและทิศทางของแรงแต่ละอัน