Opredelitev sile v fiziki

Sila je količinski opis interakcije, ki povzroči spremembo gibanja predmeta. Predmet lahko hitrost gor, upočasni ali spremeni smer v odzivu na silo. Povedano drugače, sila je vsako dejanje, ki teži k ohranjanju ali spreminjanju gibanja telesa ali izkrivljanju. Predmete potiskajo ali vlečejo sile, ki delujejo nanje.

Kontaktna sila je opredeljena kot sila, ki deluje, ko dva fizična predmeta prideta v neposreden stik. Druge sile, kot so gravitacija in elektromagnetne sile, se lahko izvajajo celo skozi prazen prostor vakuuma.

Ključni odvzemi: ključni pogoji

Sila je a vektor; ima tako smer kot razsežnost. SI enota za silo je newton (N). En newton sile je enak 1 kg * m / s2 (kjer simbol "*" pomeni "krat").

Sila je sorazmerna pospešek, ki je opredeljen kot hitrost spreminjanja hitrosti. V izračunu je sila izpeljava zagona glede na čas.

V vesolju obstajata dve vrsti sil: kontaktna in nekontaktna. Kontaktne sile, kot pove že ime, se odvijajo, ko se predmeti dotikajo drug drugega, na primer brcanje žoge: En predmet (noga) se dotika drugega predmeta (žoga). Nekontaktne sile so tiste, kjer se predmeti ne dotikajo drug drugega.

Kontaktne sile lahko razvrstimo po šestih različnih vrstah:

• Obseg: kot je na primer vrvica
• Pomlad: kot je sila, ki jo izvajate, ko stisnete dva konca vzmeti
• Običajna reakcija: kjer eno telo reagira na silo, ki deluje nanj, kot je kroglica, ki odbija na črno ploščo
• Trenje: sila, ki se izvaja, ko se predmet premika čez drugega, kot je žoga, ki se valja po črni plošči
• Trenje zraka: trenje, ki se pojavi, ko se predmet, kot je kroglica, premika po zraku
• Utež: kjer se telo zaradi gravitacije potegne proti središču Zemlje

Nekontaktne sile lahko razvrstimo v tri vrste:

• Gravitacijski: ki je posledica gravitacijske privlačnosti med dvema telesoma
• Električni: ki je posledica električnih nabojev v dveh telesih
• Magnetni: ki nastane zaradi magnetnih lastnosti dveh teles, kot sta nasproti polov dveh magnetov, ki se privlačita drug k drugemu

Pojem sile je prvotno definiral Sir Isaac Newton v njegovem tri zakonitosti gibanja. Pojasnil je gravitacija kot privlačna sila med telesi, ki so jih imeli maša. Vendar gravitacija znotraj Einsteinova splošna relativnost ne zahteva sile.

Newtonov prvi zakon o gibanju pravi, da se bo predmet še naprej premikal s stalno hitrostjo, če ga ne bo izvajala zunanja sila. Predmeti v gibanju ostanejo v gibanju, dokler na njih ne deluje sila. To je inercija. Ne bodo pospeševali, upočasnili ali spremenili smeri, dokler se nanje ne bo zgodilo nekaj. Če na primer potisnete hokejski pak, se bo sčasoma ustavil zaradi trenja na ledu.

Newtonov drugi zakon o gibanju pravi, da je sila neposredno sorazmerna s pospeševanjem (hitrostjo spremembe zaleta) za konstantno maso. Medtem je pospešek obratno sorazmeren z maso. Na primer, ko kroglico vržete na tla, deluje sila navzdol; tla v odgovor izvajajo silo navzgor, zaradi česar žoga odbija. Ta zakon je uporaben za merjenje sil. Če poznate dva dejavnika, lahko izračunate tretji. Prav tako veste, da če se predmet pospešuje, mora nanj delovati sila.

Newtonov tretji zakon o gibanju se nanaša na interakcije med dvema objektoma. Piše, da je za vsako dejanje enaka in nasprotna reakcija. Kadar se sila uporabi na en predmet, ima enak učinek na objekt, ki je proizvedel silo, vendar v nasprotni smeri. Če na primer skočite z majhnega čolna v vodo, bo sila, ki jo uporabite za skok naprej v vodo, potisnila jadrnico tudi nazaj. Akcijske in reakcijske sile se zgodijo istočasno.

Obstajajo štiri temeljne sile ki urejajo interakcije fizičnih sistemov. Znanstveniki še naprej sledijo enotni teoriji teh sil:

1. Gravitacija: sila, ki deluje med množicami. Vsi delci doživljajo silo gravitacije. Če na primer držite kroglico v zraku, masa Zemlje omogoča, da žoga pade zaradi sile gravitacije. Ali če otroška ptica plazi iz svojega gnezda, jo bo gravitacija z Zemlje potegnila na tla. Čeprav je graviton predlagan kot delnost, ki posreduje gravitacijo, ga še nismo opazili.

2. Elektromagnetno: sila, ki deluje med električnimi naboji. Posredni delček je foton. Na primer, zvočnik uporablja elektromagnetno silo za širjenje zvoka, bančni sistem zaklepanja vrat pa z elektromagnetnimi silami pomaga tesno zapreti vrata trezorja. Močnostni tokokrogi v medicinskih instrumentih, kot je slikanje z magnetno resonanco, uporabljajo elektromagnetne sile, kot magnetni hitri tranzitni sistemi na Japonskem in Kitajskem - imenovani "maglev" za magnetno levitacijo.

3. Močno jedrsko: sila, ki drži jedro atoma skupaj, posredovana z gluoni, ki delujejo na kvarki, antikvarki in sami gluoni. (Gluon je glasbeni delček, ki veže kvarke znotraj protonov in nevtronov. Kvarki so temeljni delci, ki se združujejo, da tvorijo protone in nevtrone, medtem ko so antikvarki identični s kvarki v masi, vendar nasprotno v električnih in magnetnih lastnostih.)

4. Slaba jedrska: sila, ki je posredovana z izmenjavo W in Z bozoni kaže se pri beta razpadu nevtronov v jedru. (Bozon je vrsta delcev, ki upošteva pravila Bose-Einsteinove statistike.) Pri zelo visokih temperaturah sta šibka in elektromagnetna sila nerazločljiva.