نیروهای طبیعت

نیروها بخش بزرگی از فیزیک را تشکیل می دهند. فیزیکدانان زمان زیادی را صرف مطالعه نیروهایی که در جای جای جهان یافت می شوند می کنند. نیروها می توانند بزرگ باشند، مثل نیروی کشش یک ستاره بر یک سیاره. نیروها می توانند بسیار کوچک هم باشند، مانند کشش یک هسته بر یک الکترون. نیروها همیشه و در هر زمانی در همه جای جهان عمل می کنند.

مثال های نیرو
ممکن است فیزیکدانان نتوانند همه نیروها را به طور همزمان مطالعه کنند اما دانستن این نکته جالب است که به هر حال حتی اگر شما در یک مکان ایستاده باشید هم باز هم نیروهای بسیاری بر شما عمل می کنند. این نیروها شامل نیروی گرانش (جاذبه)، نیروی ذرات هوایی که از تمام جهات به بدن شما برخورد می کنند (و البته باد)، و نیرویی که به وسیله زمین اعمال می شود (به نام نیروی نرمال) هستند.

لطفا برای مشاهده ی ادامه مطلب دکمه ی ادامه مطلب را کلیک کنید.

حالا به نیروهایی توجه کنید که بر توپ فوتبال پیش از این که شما به آن ضربه بزنید وارد می شوند. وقتی توپ یک جا ایستاده باشد نیروی گرانش آن را روی زمین نگه می دارد در حالی که زمین هم آن را به سمت بالا فشار می دهد. در سطح مولکولی، سطح توپ به هم چسبیده باقی می ماند در حالی که گاز داخل توپ سعی می کند فرار کند. ممکن است نیروهای کوچکی هم وجود داشته باشند که سعی می کنند توپ را هل دهند مثل هنگامی که باد می وزد. این نیروها به قدری کوچکند که نمی توانند توپ را بغلطانند اما به هرحال آن جا هستند. همچنین شما هیچ وقت نمی فهمید که چه چیزی زیر توپ است. شاید یک حشره زیر توپ گیر افتاده و تلاش می کند آن را به بالا فشار دهد. این هم نیرویی است که باید در نظر بگیرید.

اگر بیش از یک نیرو بر روی یک شیء اعمال شود، اگر نیروها در یک جهت عمل کنند می توانند به هم اضافه شوند اما در صورتی که در جهت مخالف یکدیگر عمل کنند از هم کم می شوند. دانشمندان نیروها را با واحدی به نام نیوتن اندازه گیری می کنند. به عنوان مثال شاید جایی خوانده باشید که نیرویی که هنگام ضربه زدن بر توپ فوتبال (از ضربه) اعمال می شود می تواند مساوی 12 نیوتن باشد.

فرمول نیرو
همه چیز حول فرمول F = ma می گردد. F کل نیرو است، m جرم شیء است و a شتابی است که رخ می دهد. در یک جمله می توان گفت که نیروی کل اعمال شده بر یک شیء مساوی است با جرم شیء ضرب در مقدار شتاب آن. بنابراین نیروی کلی که بر یک توپ فوتبال وارد می شود نیز برابر است با جرم یک جسم ضربدر مقدار شتاب آن. به عبارت دیگر نیروی کلی که بر یک توپ فوتبال وارد می شود مساوی است با جرم توپ فوتبال ضرب در تغییر هر ثانیه ای سرعت آن (شتابش).  یادتان می آید که از بادی که به آرامی بر توپ فوتبال وزیده می شود صحبت کردیم؟ نیرویی که باد بر یک توپ وارد می کرد خیلی خیلی کم بود زیرا که جرم هوا خیلی خیلی کوچک بود. طبیعی است که جرم های کوچک نیروهای کوچکی وارد می کنند که معمولاً به صورت شتاب های کوچک (تغییرات در حرکت) اعمال می شوند.

نیروها و بردارها
بردار نیرو می تواند برای توصیف هر نیرویی مورد استفاده قرار بگیرد. بردار نیرو مقدار خاصی از نیرو که در یک جهت خاص اعمال می شود را توصیف می کند.