Jeszcze o siłach

Siła to słowo, którego używamy w języku codziennym. Wtedy znaczy ono mniej więcej to samo, co energia, wysiłek lub moc. Jednak w fizyce określenie „siła” ma bardzo szczególne znaczenie, inne niż znaczenie takich słów, jak energia czy moc. W fizyce siła to coś, co popycha lub przyciąga. Nie można zobaczyć siły, ale czasem można ją poczuć.

To coś, co dzieje się pomiędzy przedmiotami, interakcja między nimi. Siły zwykle zmieniają ruch lub kształt przedmiotów. Nie znaczy to, że sile zawsze się to udaje. Ma jednak tendencję, zamiar, kierunek, dążące do zmiany ruchu lub kształtu przedmiotów. Siła to właściwość, która popycha lub przyciąga.

Spójrzcie na tę skrzynię, która stoi na podłodze. Grawitacja przyciąga ją w dół z siłą 500 niutonów. Strzałka skierowana w dół przedstawia siłę grawitacji. Ale skoro działa tu siła skierowana w dół, dlaczego skrzynia nie przechodzi przez podłogę? To dlatego, że podłoga też działa siłą na skrzynię.

Jeśli podniesiecie trochę skrzynię i umieścicie dłoń między skrzynią a podłogą, poczujecie tę siłę. Skrzynia naciska na dłoń z góry, ale podłoga wywiera taki sam nacisk z dołu. To siła normalna, ta, którą czujecie od podłogi. W tym przypadku „normalna” oznacza, że jest ona prostopadła do podłogi. Jest to siła normalna, która nie pozwala skrzyni przejść przez podłogę.

Dopóki skrzynia stoi na podłodze, siła grawitacji i siła normalna równoważą się. Ale gdy chcemy podnieść skrzynię z podłogi, siła normalna już nam tu nie pomoże. Wtedy trzeba użyć własnej siły i pociągnąć skrzynię w górę z siłą większą od 500 niutonów. Ta strzałka skierowana w górę pokazuje, jak trzeba podnieść skrzynię. Ale siła, z którą podnosimy skrzynię jest za słaba, więc nic się nie dzieje.

Na pomoc przychodzi znajomy i teraz są dwie siły działające do góry. Można dodać dwie strzałki skierowane w tę samą stronę, o tak. Łączna siła działająca do góry jest teraz większa od siły grawitacji skierowanej w dół. Gdy od długości strzałki skierowanej w górę odejmiemy długość strzałki przedstawiającej grawitację, otrzymamy siłę łączną, czyli siłę wypadkową, działającą na skrzynię w tym momencie. Siła działająca do góry jest większa od siły grawitacji, więc siła wypadkowa jest skierowana w górę. Teraz podnosicie skrzynię.

Jeśli strzałki oznaczające siłę są skierowane w tę samą stronę, można dodać je do siebie. Siła wypadkowa to dłuższa strzałka o tym samym kierunku. Jeśli strzałki oznaczające siłę są skierowane w przeciwne strony, siłą wypadkową będzie różnica długości pomiędzy nimi i będzie ona skierowana w stronę, w którą działa większa z sił. Co się jednak dzieje ze strzałkami oznaczającymi siłę, skierowanymi w różne strony? Tu mamy duży statek, który holują dwa holowniki.

Holowniki ciągną go tak samo mocno, ale w różne strony. Siły, którymi działają możemy pokazać w formie strzałek, o tak. Jaka jest w takim razie siła wypadkowa tych dwóch holowników? Wygląda to tak. Można dodać do siebie strzałki oznaczające siłę, umieszczając je jedną za drugą, w ten sposób.

Nie ma znaczenia, w jakiej będą kolejności, wynik będzie ten sam. Statek jest ciągnięty z siłą skierowaną do przodu, choć żaden z holowników sam nie ciągnie statku w tę stronę. Gdy podnosimy skrzynię, holujemy statek lub przesuwamy szklankę po powierzchni stołu, mamy kontakt z przedmiotem, na który działa siła. Łatwo sobie wyobrazić siły kontaktowe, bo korzystamy z nich zawsze wtedy, gdy coś przesuwamy lub gdy sami się przemieszczamy. Między przedmiotami działają też jednak takie siły, które nie są ze sobą w kontakcie. Grawitacja to siła, która przyciąga wszystko, co się do niej zbliży, ale żadnej z tych rzeczy nie dotyka.

Magnesy i ładunki elektryczne także oddziałują siłą na przedmioty, nie dotykając ich. Siły bezkontaktowe.