Forţă
De la Capisci
Forţa este un concept atât de intuitiv încât nu cred că are nevoie de vreo introducere, aşa că voi sări direct la definiţia formală: forţa este acel agent extern care cauzează o modificare a vitezei unui corp liber, sau a tensiunilor într-un corp fix. Partea a doua poate fi un pic surprinzătoare, dar e perfect logică: gândiţi-vă că trageţi sau împingeţi de un capăt al unui arc, în timp ce capătul celălalt este fix – nu schimbaţi viteza arcului, dar creaţi tensiuni.
Forţa este o mărime vectorială: are atât magnitudine (mărime) cât şi direcţie. Din nou, nimic surprinzător – dacă ar fi o mărime scalară am şti cât este de puternică dar n-am şti în ce direcţie împinge (sau trage). Dacă n-ar avea magnitudine am şti în ce direcţie se îndreaptă dar nu am şti cât este de „puternică”. Mărimea forţei se măsoară în newtoni în Sistemul Internaţional.
Dacă ar fi să identificăm cel mai frecvent utilizat concept din fizică, acesta ar fi cu siguranţă forţa: regăsim forţe de la nivel subatomic până la forţele de gravitaţie care afectează traiectoria galaxiilor prin spaţiu. Şi toate, dar absolut toate, sunt mărimi vectoriale care se măsoară în newtoni. Motivul pentru care la şcoală nu se învaţă decât plictisitoarele forţe care acţionează asupra unui cub anonim este faptul că e necesar un întreg aparat de cunoştinţe fizice şi matematice pentru a opera cu sistemele de forţe uriaşe (la scala galaxiilor) sau infinitezimale (la scară atomică). Partea importantă este că odată ce se ajunge la forţe care acţionează asupra unui corp, de cele mai multe ori uneltele de bază sunt suficiente pentru a determina comportamentul corpului respectiv.[1]
Care sunt însă aceste unelte de bază? Primul sistem matematic coerent de legi ale mişcării a fost pus la punct de Isaac Newton şi este cunoscut ca legile mişcării ale lui Newton.[2] Ele pot fi folosite cu succes pentru a determina comportamentul unui corp „normal” atunci când se aplică forţe de tot felul asupra lui (un obiect care nu este nici uriaş, nici minuscul şi care nu se mişcă nici extraordinar de repede şi nici îngrozitor de încet). La aceste legi se adaugă legea atracţiei universale, care arată cum se comportă corpuri masive sau aflate la distanţe astronomice sub influenţa forţelor gravitaţionale. Cum şi legea atracţiei universale a fost propusă tot de către Newton e uşor de înţeles de ce unitatea de măsură a forţei îi poartă numele.
Note
- ↑ Există totuşi o mulţime de situaţii în care lucrurile se complică. La viteze relativistice legile mişcării ale lui Newton nu mai fac faţă şi trebuie apelat la teoria relativităţii. În cazul unor sisteme de forţe de gravitaţie complexe calculele devin incredibil de laborioase foarte repede. În cazul calculelor de rezistenţă apar o sumedenie de cazuri particulare generate de proprietăţile specifice ale materialelor şi geometriei corpurilor analizate. Lista ar putea continua, dar ideea originală nu se pierde: toate acestea sunt cazuri particulare, însă baza este aceeaşi, cel puţin la nivel intuitiv.
- ↑ În română se foloseşte mai frecvent sintagma legile lui Newton, dar bietul om a fost atât de prolific încât suma „legilor” pe care le-a enunţat ar acoperi mult mai mult decât aceste trei legi (pe lângă legile mişcării şi legea atracţiei universale s-a mai implicat şi în optică şi a mai fost părtaş şi la inventarea calculului diferenţial).