Zawartość
Pierwsze z trzech zasad ruchu Sir Isaaca Newtona, które stanowią podstawę mechaniki klasycznej, stwierdzają, że obiekt w spoczynku lub w stanie jednolitego ruchu pozostanie w ten sposób na czas nieokreślony przy braku siły zewnętrznej. Innymi słowy, siła to taka, która powoduje zmianę prędkości lub przyspieszenia. Wielkość przyspieszenia wytworzonego na obiekcie przez daną siłę zależy od masy obiektów.
Siła i prędkość są kierunkowe
Kiedy fizycy mówią o prędkości obiektów, mówią nie tylko o prędkości obiektów, ale także o kierunku, w którym się poruszają. Podobnie siła ma składową kierunkową, a także ilościową - siła bezpośrednio przeciwstawiająca się prędkości obiektu ma inny wpływ na przedmiot niż siła działająca pod kątem prostym do jego ruchu. W kategoriach matematycznych siła, prędkość i przyspieszenie - czyli szybkość zmiany prędkości wytwarzanej przez siłę - są wielkościami „wektorowymi”, co jest terminem implikującym ich składową kierunkową.
Siły działające na samolot
Najłatwiejszym sposobem zrozumienia, w jaki sposób siła zmienia prędkość obiektu, jest wyobrażenie sobie, że siła działa w tym samym kierunku co prędkość. Na przykład silniki odrzutowe w samolocie wytwarzają siłę, która działa w kierunku ruchu samolotów, nadając mu dodatnie przyspieszenie i przyspieszając. Z kolei tarcie powietrzne bezpośrednio przeciwstawia się ruchowi samolotu i spowalnia go; jeśli silniki przestaną działać, samolot spadnie z nieba. Ale kiedy siła silnika i nacisk powietrza w górę na aerodynamicznie zaprojektowane skrzydła równoważą siłę tarcia i inne siły spowalniające, w tym grawitację, samolot leci ze stałą prędkością w kierunku miejsca docelowego.
Moc grawitacji
Przyciąganie grawitacyjne, jakie Słońce wywiera na Ziemię, jest przykładem siły o ważnym składniku kierunkowym. Ponieważ siła grawitacji działa pod kątem prostym do ruchu Ziemi, nie zmienia prędkości, z jaką porusza się planeta, ale stale zmienia kierunek. W rezultacie Ziemia porusza się na prawie okrągłej orbicie. Prędkość Ziemi może być względnie stała, ale jej prędkość zawsze zmienia się w wyniku siły grawitacji, która zawsze przyciąga ją do Słońca. Ta sama siła grawitacji utrzymuje satelity na orbicie wokół Ziemi.
Schematy dowolnego ciała
Zależność matematyczna między siłą (F) wywieraną na przedmiot a jego przyspieszeniem (a) wynosi F = m • a, gdzie „m” jest masą obiektu. Jednostką siły w systemie metrycznym jest niuton, nazwany na cześć Izaaka Newtona, angielskiego fizyka, który sformułował związek. W prawdziwym świecie na ciało zwykle działa kilka sił, każda z elementem kierunkowym. Siły te mogą mieć charakter mechaniczny, grawitacyjny, elektryczny lub magnetyczny. Aby przewidzieć ruch obiektu, często przydatne jest narysowanie diagramu swobodnego ciała, który jest graficznym przedstawieniem tych sił, które przedstawiają wielkość i kierunek każdego z nich.