개요
물리학은 힘을 신체의 움직임을 변화시키는 영향,즉 외부 운동 또는 신체 내의 움직임,예를 들어 모양을 바꾸는 영향으로 정의합니다. 예를 들어,돌이 방출 될 때,그것은 지구의 중력에 의해 당겨지기 때문에 아래로 떨어집니다. 충격 동안,그것은에 떨어지는 잔디의 블레이드를 굴절-돌의 무게의 힘은 그들이 이동하고 자신의 모양을 변경하고있다.
힘은 벡터이며,이는 방향이 있음을 의미합니다. 여러 힘이 물체에 작용하고 다른 방향으로 끌어 당기는 경우,이러한 힘은 평형 상태 일 수 있으며,이는 벡터 합이 0 임을 의미합니다. 이 경우 객체는 휴식 상태가됩니다. 이전 예에서 나온 돌은 땅에 닿은 후에 굴러 갈 수 있지만 결국 멈출 것입니다. 중력의 힘은 아직도 그것을 아래로 당기고 있다,그러나 동시에 정상적인 힘,또는 지상 반력은,돌을 위로 밀고 있다. 이 힘의 순 합은 0 이고,그들은 평형 상태에 있으며,돌은 움직이지 않습니다.
뉴턴의 힘 단위는 뉴턴이다. 하나의 뉴턴은 1 킬로그램의 질량을 가진 물체를 초당 1 미터의 제곱으로 가속시키는 순 힘에 해당합니다.
평형
힘을 조사하고 우주에서 물질과 상호 작용하는 모델을 만든 최초의 과학자 중 한 명은 아리스토텔레스였습니다. 그의 모델에 따르면,물체에 작용하는 힘의 순 벡터 합이 0 이면 힘은 평형 상태에 있고 물체는 고정되어 있습니다. 이 모델은 나중에 힘이 평형 상태에있을 때 일정한 속도로 움직이는 물체를 포함하도록 수정되었습니다. 이 유형의 평형을 동적 평형이라고하며,물체가 정지 된 평형을 정적 평형이라고합니다.
우주의 근본적인 힘
자연의 힘은 물체가 움직이거나 제자리에 머물게 한다. 자연에는 강한 힘,전자기 힘,약한 힘,중력의 네 가지 기본 힘이 있습니다. 다른 모든 힘은 이 4 개의 부분 집합입니다. 전기 및 중력과 달리 강하고 약한 힘은 핵 수준에서만 물질에 영향을 미칩니다. 그들은 큰 거리에서 작동하지 않습니다.
강한 힘
강한 힘은 네 힘 중 가장 강하다. 그것은 함께 중성자와 양성자를 유지,원자의 핵의 요소에 따라 역할을합니다. 이 힘은 글루온에 의해 운반되고 쿼크를 함께 결합하여 더 큰 입자를 형성합니다. 쿼크는 중성자,양성자 및 기타 더 큰 입자를 형성합니다. 글루온은 더 하부 구조가없는 작은 기본 입자이며,힘 캐리어로 쿼크 사이를 이동합니다. 글루온의 움직임은 쿼크 사이에 강한 힘을 생성합니다. 이것이 우주에서 물질을 구성하는 힘입니다.
전자기력
전자기력은 두 번째로 강한 힘입니다. 그것은 반대 또는 동일한 전기 요금을 가진 입자 사이의 상호 작용입니다. 두 입자가 같은 전하를 가질 때,즉 그들은 양수 또는 음수 모두이며,그들은 서로를 격퇴합니다. 만약,다른 한편으로,그들은 반대 전하,어디 하나는 양수 이며 하나는 음수,그들은 서로 게 매력. 다른 입자에 격퇴되거나 끌리는 입자의 이 운동은 전기-우리가 우리의 일상 생활에서 그리고 기술의 대부분에 사용하는 육체적인 현상입니다.
전자기력은 분자,원자 및 전자 간의 상호 작용뿐만 아니라 화학 반응,빛 및 전기를 설명 할 수 있습니다. 입자 사이의 이러한 상호 작용은 고체 물체가 세계에 걸릴 모양에 대한 책임이 있습니다. 전자기력은 한 물체의 전자가 다른 물체의 동일한 전하의 전자를 격퇴하기 때문에 두 개의 고체 물체가 서로 침투하는 것을 방지합니다. 역사적으로 전기력과 자기력은 별개의 영향으로 취급되었지만,결국에는 그것이 관련되어 있다는 것이 발견되었다. 대부분의 물체는 중성 전하를 가지고 있지만 두 물체를 함께 문질러서 물체의 전하를 변경할 수 있습니다. 전자는 다른 물자에 있는 반대로 위탁된 전자에 끌리는 2 개의 물자 사이에서 여행할 것입니다. 이것은 각 물체의 표면에 동일한 전하 전자를 더 많이 남겨 두어 물체의 지배적 인 전하를 전반적으로 변화시킵니다. 예를 들어,스웨터로 머리카락을 문지른 다음 스웨터를 들어 올리면 머리카락이 일어 서서 스웨터를”따라갈”것입니다. 이것은 머리의 표면에 전자가 스웨터의 표면에 전자가 머리의 표면에 원자에 끌리는 보다는 스웨터의 표면에 원자에 좀더 끌리기 때문입니다. 머리 또는 다른 유사하게 위탁된 목표는 또한 중립으로 위탁된 표면에 또한 끌릴 것입니다.
약한 힘
약한 힘은 전자기 것보다 약합니다. 글루온이 강한 힘을 전달하는 것처럼,보손과 보손은 약한 힘을 전달합니다. 그들은 방출 또는 흡수되는 기본 입자입니다. 보손은 방사성 붕괴 과정을 촉진하는 반면,보손은 운동량을 전달하는 것 외에는 접촉하는 입자에 영향을 미치지 않습니다. 탄소 연대 측정,유기 물질의 나이를 결정하는 과정은 약한 힘 때문에 가능합니다. 그것은 역사적인 유물의 나이를 확립하는 데 사용되며,이 유기물에 존재하는 탄소의 붕괴를 평가하는 것을 기반으로합니다.
중력
중력은 네 가지 중 가장 약하다. 그것은 우주에 있는 그들의 위치에 있는 천문학적인 목표를 지키고,조수에 책임 있고,풀어 놓을 때 목표가 지상에 떨어지는 원인이 된다. 그것은 개체에 따라 행동 하는 힘,서로 게 그들을 유치. 이 매력의 강도는 물체의 질량에 따라 증가합니다. 다른 힘과 마찬가지로 입자,중력에 의해 매개되는 것으로 믿어 지지만,이 입자는 아직 감지되지 않았습니다. 중력은 천문학적 인 물체가 움직이는 방식에 영향을 미치며 주변 물체의 질량을 기반으로 움직임을 계산할 수 있습니다. 이 의존성으로 인해 과학자들은 망원경에서 해왕성이 보이기 전에 천왕성의 움직임을 보면서 해왕성의 존재를 예측할 수있었습니다. 이것은 천왕성의 움직임이 그 당시 알려진 천문학적 인 물체에 기초한 예측 운동과 일치하지 않았기 때문에 과학자들은 아직 보이지 않는 다른 행성이 그 운동 패턴에 영향을 미쳐야한다고 추론했다.
상대성 이론에 따르면 중력은 또한 인간을 포함한 모든 것이 존재하는 4 차원 공간 인 시공간 연속체를 변화시킨다. 이 이론에 따르면,시공간의 곡률은 질량에 따라 증가하며,그 때문에 행성만큼 크거나 질량이 큰 물체에서는 더 쉽게 알 수 있습니다. 이 곡률은 실험적으로 입증되었으며 두 개의 동기화 된 시계가 비교 될 때 볼 수 있는데,하나는 고정되어 있고 하나는 큰 질량을 가진 몸체를 따라 상당한 거리 동안 움직입니다. 예를 들어,하펠레–키팅 실험에서와 같이 시계가 지구 궤도 주위로 움직이면,시공간 곡률이 움직이는 시계에 대해 느리게 달리는 시간을 유발하기 때문에 그것이 보여주는 시간은 고정 된 시계 뒤에있을 것입니다.
중력의 힘은 다른 물체를 향해 떨어질 때 물체가 가속하게하며,둘 사이의 질량 차이가 클 때 눈에.니다. 이 가속도는 물체의 질량을 기반으로 계산할 수 있습니다. 지구를 향해 떨어지는 물체의 경우 초당 약 9.8 미터의 제곱입니다.
조수
조수가 작용하는 중력의 예입니다. 그들은 달,태양 및 지구의 중력에 의해 발생합니다. 단단한 물체와 달리 물은 힘이 작용할 때 쉽게 모양을 바꿀 수 있습니다. 따라서 달과 태양의 중력이 지구에 작용할 때,지상 표면은 물만큼 이러한 힘에 의해 끌어 당기지 않습니다. 달과 태양이 하늘을 가로 질러 이동하고,지구에 물 조수를 일으키는 그들을 다음과 같습니다. 물 위에 작용하는 힘은 조력이라고;그들은 중력의 다양한 힘이다. 지구에 더 가까운 달은 태양에 비해 더 강한 조력을 가지고 있습니다. 태양과 달의 조력이 같은 방향으로 작용할 때 조수가 가장 강하고 봄 조수라고합니다. 이 두 세력이 반대 할 때 조수가 가장 약하며 조수라고합니다.
조수는 지리적 영역에 따라 다른 빈도로 발생합니다. 달과 태양의 중력이 물과 지구 전체를 끌어 당기기 때문에 일부 지역에서는 중력이 물이나 지구를 물이나 다른 방향으로 끌어 당길 때 조수가 발생합니다. 이 경우 고조 및 썰물 쌍은 하루에 두 번 발생합니다. 일부 지역에서는 하루에 한 번만 발생합니다. 해안의 조수 패턴은 해안의 모양,심해 조수 패턴,달과 태양의 위치 및 중력의 상호 작용에 따라 다릅니다. 일부 지역에서는 조수 사이의 시간이 최대 몇 년까지 지속될 수 있습니다. 해안선과 바다의 깊이에 따라 조수는 조류,폭풍,바람 패턴의 변화 및 기압의 변동을 유발할 수 있습니다. 일부 장소는 다음 조수가 일어날 때 계산하는 특별한 시계를 사용합니다. 그들은 지역에 있는 조석 발생에 근거를 두어 형성되고 다른 위치로 이동할 때 재구성될 필요가 있습니다. 일부 지역에서는 조수가 쉽게 예측할 수 없기 때문에 조수 시계가 효과적이지 않습니다.
물가를 해안으로 이동시키는 조력은 때때로 동력을 발생시키는 데 사용된다. 조력 공장은 수세기 동안이 힘을 사용했다. 기본적인 건축에는 물 공기통이 있고,물에는 만조 및 썰물에 밖으로 안으로 시킵니다. 흐르는 물 의 운동 에너지 는 밀 의 바퀴 를 움직이며,생성 된 동력은 예를 들어 곡물을 밀가루로 분쇄하는 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 이 밀이 건설되는 생태계에 대한 위험을 포함하여이 시스템에는 여러 가지 문제가 있지만,이 에너지 생성 방법은 재생 가능하고 신뢰할 수있는 전력 공급원이기 때문에 잠재력이 있습니다.
비기본력
기본력의 파생물인 힘을 비기본력이라고 한다.
정상력
기본이 아닌 힘 중 하나는 물체의 표면에 수직으로 작용하여 바깥쪽으로 밀면서 다른 물체의 압력에 저항하는 정상력이다. 물체가 표면에 놓일 때,정상적인 힘의 크기는 표면에 대하여 누르는 순수한 힘과 동등합니다. 평평한 표면에서 중력 이외의 힘이 평형 상태에있을 때,정상적인 힘은 크기면에서 중력과 같고 방향은 반대입니다. 두 힘의 벡터 합은 0 이고 물체는 고정되거나 일정한 속도로 움직입니다. 물체가 경사에 있고 다른 힘이 평형 상태에있을 때,중력과 정상 힘의 합은 아래쪽을 가리키고(지평선에 수직 인 것은 아니지만),물체는 경사를 따라 아래로 미끄러집니다.
마찰
마찰은 물체의 표면에 평행하고 그 움직임과 반대되는 힘입니다. 두 물체가 서로 미끄러질 때(운동 마찰)또는 고정 된 물체가 경사면에 놓일 때(정적 마찰)발생합니다. 이 힘은 움직이는 물체를 설정할 때 사용됩니다(예:마찰로 인한 휠 그립). 그것 없이는 그들은 차량을 추진할 수 없었을 것입니다. 타이어의 고무와 지상 사이 마찰은 타이어가 지상에 따라서 미끄러지지 않는다는 것을 보증하기 위하여 충분히 강하 동의의 방향의 회전 운동 그리고 더 나은 통제를 허용합니다. 회전 목표의 마찰,회전 마찰 또는 회전 저항은,서로에 대하여 미끄러지는 2 개의 목표의 건조한 마찰 만큼 강하지 않습니다. 마찰은 틈의 사용으로 멈추기에서 사용됩니다-차량의 바퀴는 디스크 드럼 브레이크에 있는 건조한 마찰에 의해 감속됩니다. 경우에 따라 마찰은 운동 속도가 느려지고 기계 구성 요소가 마모되기 때문에 바람직하지 않습니다. 마찰을 최소화하기 위해 액체 또는 매끄러운 표면이 사용됩니다.
힘에 대한 흥미로운 사실
힘은 고체 물체를 변형 시키거나 액체와 기체의 부피와 압력을 변화시킬 수 있습니다. 이것은 힘이 물체 또는 물질의 다른 부분에 불균등하게 적용될 때 발생합니다. 어떤 경우에는 무거운 물체에 충분한 힘이 가해지면 아주 작은 구체로 압축 될 수 있습니다. 이 구가 충분히 작고 특정 반경보다 작 으면 블랙홀이 형성 될 수 있습니다. 이 반경을 슈바르츠 실트 반경이라고합니다. 그것은 물체의 질량에 따라 다르며 수식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 이 구체의 부피는 너무 작아서 물체의 질량에 비해 거의 0 입니다. 블랙홀의 질량은 매우 응축되어 있기 때문에,그들은 매우 높은 중력을 가지고,그래서 다른 물체는 탈출 할 수 없다,어느 쪽도 빛을 할 수 없습니다. 블랙홀은 빛을 반사하지 않으므로 완전히 검은 색으로 보입니다. 이 때문에 블랙홀 이라고 합니다. 과학자들은 그들의 삶의 끝에서 큰 별들이 블랙홀로 변하고 주어진 반경 내에있는 다른 물체를 흡수함으로써 질량이 증가 할 수 있다고 믿습니다.
