Определение на силата във физиката

Силата е количествено описание на взаимодействие, което причинява промяна в движението на обекта. Обект може скорост нагоре, забавете или променете посоката в отговор на сила. Казано по друг начин, сила е всяко действие, което има тенденция да поддържа или променя движението на тялото или да го изкривява. Обектите се бутат или дърпат от сили, действащи върху тях.

Контактната сила се определя като силата, упражнена, когато два физически обекта влизат в пряк контакт помежду си. Други сили, като гравитацията и електромагнитните сили, могат да упражняват себе си дори през празния вакуум на космоса.

Ключови заведения: Основни условия

Силата е a вектор; тя има както посока, така и величина. SI единицата за сила е нютон (N). Един нютон на сила е равен на 1 kg * m / s2 (където символът "*" означава "пъти").

Силата е пропорционална на ускорение, която се определя като скорост на промяна на скоростта. По отношение на смятането, силата е производната на инерцията по отношение на времето.

Във Вселената има два вида сили: контактни и безконтактни. Контактните сили, както подсказва името, се осъществяват, когато предметите се докоснат един до друг, като например ритане на топка: Един предмет (кракът ви) докосва другия предмет (топката). Безконтактните сили са тези, при които обектите не се допират един до друг.

Контактните сили могат да бъдат класифицирани според шест различни типа:

• Tensional: например връвта да се дърпа здраво
• Пролет: като силата, упражнена при компресиране на два края на пружина
• Нормална реакция: където едно тяло осигурява реакция на сила, упражнена върху него, като топка, подскачаща върху черен плот
• Триенето: силата, упражнена, когато един предмет се движи върху друг, като топка, търкаляща се върху черен плот
• Триене на въздуха: триенето, което възниква, когато предмет, като топка, се движи през въздуха
• Тегло: където тяло е изтеглено към центъра на Земята поради гравитацията

Безконтактните сили могат да бъдат класифицирани според три типа:

• Гравитационното: което се дължи на гравитационното привличане между две тела
• Електрически: което се дължи на електрическите заряди, присъстващи в две тела
• Магнитна: което възниква поради магнитните свойства на две тела, като противоположните полюси на два магнита, които са привлечени едно към друго

Концепцията за сила първоначално е била дефинирана от Сър Исак Нютон в неговия три закона за движение. Той обясни земно притегляне като привлекателна сила между притежаваните тела маса. Въпреки това, гравитацията вътре Общата относителност на Айнщайн не изисква сила.

Първият закон за движението на Нютон казва, че даден обект ще продължи да се движи с постоянна скорост, освен ако не се действа от външна сила. Обектите в движение остават в движение, докато върху тях не действа сила. Това е инерцията. Те няма да ускорят, забавят или променят посоката, докато нещо не действа върху тях. Например, ако плъзнете шайба за хокей, в крайна сметка тя ще спре заради триенето върху леда.

Вторият закон за движението на Нютон казва, че силата е пряко пропорционална на ускорението (скоростта на промяна на импулса) за постоянна маса. Междувременно ускорението е обратно пропорционално на масата. Например, когато хвърлите топка, хвърлена върху земята, тя упражнява низходяща сила; земята в отговор упражнява възходяща сила, караща топката да отскача. Този закон е полезен за измерване на сили. Ако знаете два от факторите, можете да изчислите третия. Освен това знаете, че ако даден обект се ускорява, трябва да има сила, действаща върху него.

Третият закон за движението на Нютон се отнася до взаимодействията между два обекта. В него се казва, че за всяко действие има равна и противоположна реакция. Когато сила се прилага към един обект, тя има същия ефект върху обекта, който е произвел силата, но в обратна посока. Например, ако скочите от малка лодка във водата, силата, която използвате, за да скочите напред във водата, също ще избута лодката назад. Силите за действие и реакция се случват едновременно.

Има четири основни сили които управляват взаимодействията на физическите системи. Учените продължават да следват единна теория за тези сили:

1. гравитацията: силата, която действа между маси. Всички частици изпитват силата на гравитацията. Ако държите топка във въздуха например, масата на Земята позволява топката да пада поради силата на гравитацията. Или ако бебешка птица изпълзи от гнездото си, гравитацията от Земята ще я издърпа към земята. Въпреки че гравитонът е предложен като частица, медиираща гравитацията, той все още не е наблюдаван.

2. Електромагнитна: силата, която действа между електрическите заряди. Медитиращата частица е фотонът. Например, един високоговорител използва електромагнитната сила за разпространение на звука, а системата за заключване на врати на банката използва електромагнитни сили, за да помогне затварянето на вратите на трездовете. Силовите вериги в медицински инструменти като магнитен резонанс използват електромагнитни сили, както магнитните системи за бърз транзит в Япония и Китай - наричани "maglev" за магнитна левитация.

3. Силна ядрена: силата, която държи ядрото на атома заедно, опосредствана от глуони, действащи върху кварки, антикварки и самите глюони. (Глуонът е пратеник, който свързва кваркове в протоните и неутроните. Кварки са фундаментални частици, които се комбинират, образувайки протони и неутрони, докато антикварките са идентични на кваркове по маса, но противоположни по електрически и магнитни свойства.)

4. Слаба ядрена: силата, която се опосредства чрез обмен на W и Z бозони и се наблюдава при бета-разпад на неутроните в ядрото. (Бозонът е вид частица, която се подчинява на правилата на статистиката на Бозе-Айнщайн.) При много високи температури слабата сила и електромагнитната сила са неразличими.