Kuvvetin fizikte belirli bir anlamı vardır ve - filmlerin aksine - evrenin altında yatan uyumla hiçbir ilgisi yoktur. Fizikte kuvvet, iki nesne arasındaki etkileşimden kaynaklanan bir itme veya çekmedir. Bir kuvvet, bir arabayı iten bir çocuk gibi doğrudan temastan veya Dünya'nın aya uyguladığı yerçekimi çekimi gibi bir mesafeden hareketten kaynaklanabilir. Bu iki geniş kategoride, evreni şekillendirmeye ve evrendeki deneyimimizi koşullandırmaya yardımcı olan en az 10 farklı kuvveti belirlemek mümkündür.
Temas kuvvetleri
Sir Isaac Newton, hareket yasalarını formüle ederken, şüphesiz, birincil örnekleri olarak temas kuvvetlerini hayal etti. Bunlar, iki nesne arasındaki doğrudan fiziksel etkileşimden kaynaklanan kuvvetlerdir. Newton'un İkinci Yasasına göre:
F = anne
F büyüklüğünde bir kuvvet, kütlesi "m" olan bir cisme uygulandığında bir "a" ivmesi üretir.
Uygulanan kuvvet– Bu, anlaşılması en kolay kuvvet türüdür. Newton'un Birinci Yasası, bir cismi ittiğinizde cisim geri iter, ta ki kuvvetin büyüklüğü cismin ataletinin üstesinden gelene kadar. Bu noktada, nesne hareket etmeye başlar ve başka kuvvetlerin yokluğunda, kütlesinin büyüklüğü ve uygulanan kuvvetle orantılı bir miktarda hızlanır.
Normal Kuvvet– Kuvvet vektörel bir büyüklüktür, yani büyüklüğü yöne bağlıdır. İki nesne arasındaki herhangi bir etkileşimde, normal kuvvet, etkileşen nesneler arasındaki arayüze dik olan kuvvettir. Normal kuvvet her zaman hareket üretmez. Örneğin, bir masa, yerçekimi kuvvetini yenmek ve kitabın düşmesini önlemek için bir kitaba normal bir kuvvet uygular.
Sürtünme kuvveti– Sürtünme kuvveti genellikle harekete direnir. Bu, gerçek dünyadaki yüzeylerin tamamen pürüzsüz olmamasının bir sonucudur. Bir yüzey tarafından uygulanan sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, yüzeyin yapıldığı malzemenin yanı sıra üzerinde hareket eden nesnenin sürtünme katsayısına bağlıdır. Duran bir cisim üzerindeki statik sürtünme adı verilen sürtünme kuvveti, hareketli bir cisim üzerindeki kayma sürtünmesi adı verilen kuvvetten farklıdır.
Hava direnci– Dünya atmosferinde hareket eden nesneler, hava moleküllerinin ürettiği sürtünmenin yarattığı direnç kuvvetiyle karşılaşır. Bu kuvvet, artan hız ve hareket yönüne dik olarak artan yüzey alanı ile daha da güçlenir. Havacılık ve uzay endüstrilerinde önemli bir miktardır.
Gerilme kuvveti– Sabit bir nesneye bir ip bağlayın, diğer ucunu çekin ve ip kopuncaya kadar geri çekin. İpin uyguladığı kuvvet, uzunluğu boyunca uygulanan gerilim kuvvetidir. İpin yapıldığı malzemenin yanı sıra çapın bir özelliğidir.
yay kuvveti– Bir yayı sıkıştırmak için gereken kuvvet miktarı, yayın yapıldığı malzemeye, bobinleri oluşturan telin çapına ve bobin sayısına bağlıdır. Bu özellikler, yay sabiti "k" olarak adlandırılan yayın bir dizi özelliğinde ölçülür. Yayı "x" mesafesinde sıkıştırmak için gereken kuvvet Hooke Yasası ile verilir:
F=kx
Uzak Kuvvetlerde Eylem
Gezegenlerin dönmesini, güneş ve yıldızların yanmasını sağlayan doğanın temel güçleri, uzaktan hareket eder. Onlar olmadan, muhtemelen bildiğimiz evren olmazdı ya da olsaydı, çok farklı bir yer olurdu.
Yer çekimi gücü– Bu kuvvetin varlığının nedeni bir muamma ama o olmasaydı gezegenler ve yıldızlar oluşamayacaktı. Cisimlerin birbirlerine uyguladıkları yerçekimi kuvvetinin büyüklüğü, cisimlerin kütlelerine ve aralarındaki uzaklığın karesinin tersine bağlıdır. Nesneler ne kadar büyükse ve/veya aralarındaki mesafe ne kadar kısaysa, kuvvet o kadar güçlü olur.
Elektromanyetik güç– Aynı gibi görünmeseler de, elektrik ve manyetizma birbiriyle ilişkilidir. Akan elektronlar manyetizma üretir ve hareketli bir mıknatıs elektrik üretir. Bu fenomenler arasındaki ilişki, 19. yüzyılda İskoç fizikçi James Clerk Maxwell tarafından açıklandı ve denklemlerinde nicelleştirildi. Elektrik, yüklü parçacıkların çekilmesi veya itilmesi yoluyla bir kuvvet uygularken, manyetik kuvvet, manyetik kutupların neden olduğu çekim veya itme nedeniyledir.
Güçlü Kuvvet– Tüm protonlar pozitif yüklü olduğu için birbirlerini iterler ve onları bir arada tutacak güçlü kuvvet olmasaydı atom çekirdeği oluşturamazlardı. Güçlü kuvvet, doğadaki en güçlü kuvvettir. Aynı zamanda, protonları ve nötronları oluşturmak için kuarkları birbirine bağlayan da budur.
Zayıf Kuvvet– Zayıf kuvvet başka bir temel nükleer kuvvettir. Yerçekiminden daha güçlüdür, ancak yalnızca sonsuz derecede kısa mesafelerde çalışır. Bozon adı verilen atom altı enerji demetleri tarafından taşınan zayıf kuvvet, nükleer bozunma sırasında protonların nötronlara dönüşmesine ve bunun tam tersine neden olur. Bu kuvvet olmadan nükleer füzyon imkansız olurdu ve güneş gibi yıldızlar var olmazdı.