Сила має специфічне значення у фізиці, і - на відміну від фільмів - вона не має нічого спільного з базовою гармонією Всесвіту. У фізиці сила - це поштовх чи потяг, що виникає внаслідок взаємодії двох об’єктів. Сила може виникнути внаслідок прямого контакту, наприклад, дитини, що штовхає візок, або дії на відстані, наприклад, гравітаційного притягання, яке Земля робить на Місяць. У межах цих двох широких категорій можна виділити щонайменше 10 різних сил, які допомагають формувати Всесвіт і зумовлювати наш досвід у ньому.
Сили контакту
Коли він сформулював свої закони руху, сер Ісаак Ньютон, без сумніву, уявляв контактні сили як свої основні приклади. Це сили, які виникають в результаті безпосередньої фізичної взаємодії між двома об’єктами. Згідно з другим законом Ньютона:
F = ma
сила величини F створює прискорення "а" при прикладенні до об'єкта масою "м".
Застосована сила- Це найпростіший тип сили для розуміння. Натискайте на предмет, і той відштовхується назад, говорить Перший закон Ньютона, поки величина сили не подолає інерцію об’єкта. У цей момент об'єкт починає рух і, за відсутності інших сил, прискорюється на величину, пропорційну величинам його маси та прикладеної сили.
Звичайна сила- Сила - це векторна величина, що означає, що її величина залежить від напрямку. При будь-якій взаємодії між двома об’єктами нормальною силою є сила, перпендикулярна межі розділу між об’єктами, що взаємодіють. Звичайна сила не завжди викликає рух. Наприклад, стіл надає нормальну силу на книгу, щоб подолати силу тяжіння і утримати книгу від падіння.
Сила тертя- Сила тертя, як правило, чинить опір руху. Це результат того, що поверхні в реальному світі не ідеально гладкі. Величина сили тертя, яку чинить поверхня, залежить від коефіцієнта тертя матеріалу, з якого зроблена поверхня, а також коефіцієнта тертя, що рухається вздовж неї. Сила тертя на спочиваючому об'єкті, яка називається статичним тертям, відрізняється від сили тертя, що рухається, що називається тертям ковзання.
Опір повітря- Об’єкти, що рухаються через атмосферу Землі, стикаються з резистивною силою, створеною внаслідок тертя, створюваного молекулами повітря. Ця сила стає сильнішою із збільшенням швидкості та збільшенням площі поверхні, перпендикулярної напрямку руху. Це важлива величина в авіаційній та аерокосмічній промисловості.
Сила напруги- Прив’яжіть мотузку до нерухомого об’єкта, потягніть за інший кінець, і струна тягнеться назад, поки не порветься. Сила, на яку діє струна, - це сила натягу, яка прикладена по всій довжині. Це властивість матеріалу, з якого виготовлена нитка, а також діаметр.
Весняна сила- Величина сили, необхідної для стискання пружини, залежить від матеріалу, з якого виготовлена пружина, діаметра дроту, що утворює котушки, і кількості котушок. Ці властивості кількісно визначаються в ряді характеристик пружини, яка називається сталою пружиною "k". Сила, необхідна для стискання пружини на відстань "х", задана законом Гука:
F = kx
Дія на відстані
Основні сили природи, які утримують планети обертаються, а сонце та зірки горять, діють на відстані. Без них Всесвіту, який ми знаємо, мабуть, не існувало б, або якби він існував, це було б зовсім інше місце.
Гравітаційна сила- Причина існування цієї сили є якоюсь таємницею, але якби її не було, планети та зірки не змогли б утворитися. Величина сили гравітаційної дії об'єктів, що діють один на одного, залежить від маси об'єктів і оберненої до квадрата відстані між ними. Чим масивніші предмети та / або чим менша відстань між ними, тим сильніша сила.
Електромагнітна сила- Хоча вони, схоже, не однакові, електрика і магнетизм пов’язані між собою. Електрони, що протікають, виробляють магнетизм, а рухомий магніт - електрику. Взаємозв'язок між цими явищами пояснив шотландський фізик Джеймс Клерк Максвелл у 19 столітті і визначається кількісно в його рівняннях. Електрика здійснює силу через притягання або відштовхування заряджених частинок, тоді як магнітна сила обумовлена притяганням або відштовхуванням, спричиненим магнітними полюсами.
Сильна сила- Оскільки всі протони заряджені позитивно, вони відштовхують один одного, і вони не змогли б утворити атомне ядро, якби не існувало сильної сили, щоб утримувати їх разом. Сильна сила - найпотужніша сила в природі. Це також той, який зв’язує кварків, утворюючи протони та нейтрони.
Слабка сила- Слабка сила - це ще одна фундаментальна ядерна сила. Він сильніший за гравітацію, але працює лише на нескінченно невеликих відстанях. Несуча субатомними пучками енергії, які називаються бозонами, слабка сила змушує протони перетворюватися на нейтрони і навпаки під час розпаду ядра. Без цієї сили ядерний синтез був би неможливим, а зірок, таких як Сонце, не існувало б.