Sila

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Članek obravnava pojem sile v fiziki.

Síla je v fiziki količina, ki povzroča, da telo pospešuje in mu spreminja njegov hitrostni vektor. Veljavna izpeljana enota za silo je newton. Prvi je silo opisal Arhimed, matematično pa jo je podrobno opisal Newton z zakoni gibanja. Celotna sila na točkasto telo v določenem trenutku in legi je določena s stopnjo spremembe njegove gibalne količine:

$\textbf{F} = \lim_{t\to 0} {m\textbf{v} - m\textbf{v}_0\over t} \; ,$

kjer je m vztrajnostna masa točkastega telesa, v₀ njegova začetna hitrost, v njegova končna hitrost in t čas od začetnega do končnega stanja.

Ker je sila kovariantna vektorska količina, jo lahko razstavimo na njene komponente. Vektorska vsota teh komponent je enaka izvorni sili.

Masa telesa pomnožena z njegovo hitrostjo določa njegovo gibalno količino G. Zgornje navedbe lahko združimo v:

$\textbf{F} = {\Delta \textbf{G} \over \Delta t} \; .$

Če F ni konstantna v Δt, potem govorimo o povprečni sili v določenem času. Sila je s sunkom zunanjih sil določena z diferencialno obliko izreka o gibalni količini:

$\textbf{F} = {d\textbf{G}\over dt} \; .$

Kadar je ( $\textbf{F} = 0$ ), na telo ne deluje nobena zunanja sila, telo tedaj ali miruje, če je že prej mirovalo ( $\textbf{v} = 0$ ), ali pa se giblje enakomerno s konstantno hitrostjo ( $\textbf{v} = \hbox{konst}$ ). Mirujoča telesa, katerih vsota vseh zunanjih sil je enaka nič ( $\Sigma\textbf{F}_i = 0$ ), obravnava statika.

Mnogim silam je pridruženo polje potencialne energije. Na gravitacijsko silo lahko, na primer, gledamo kot na delovanje gravitacijskega polja v okolici telesa. Takšno skalarno polje potencialne energije je določeno kot polje, katerega gradient je enak negativni vrednosti sile, delujoči v vsaki točki polja:

$\textbf{F} = -\nabla \Phi \; .$

V večini razlag mehanike silo po navadi določijo naznačeno v obliki pripadajočih enačb. Nekateri fiziki, filozofi in matematiki, kot so Ernst Mach, Clifford Truesdell in Walter Noll, ne odobravajo takšnega pristopa in si prizadevajo za eksplicitnejšo določitev sile. Del teh problemov je za gravitacijsko silo rešila Einsteinova splošna teorija relativnosti, kjer potencialno polje ni več skalarno.