Definisi Kekuatan dalam Fisika

Gaya adalah deskripsi kuantitatif dari suatu interaksi yang menyebabkan perubahan dalam gerak suatu objek. Suatu objek mungkin kecepatan naik, memperlambat, atau mengubah arah sebagai respons terhadap suatu gaya. Dengan kata lain, kekuatan adalah tindakan apa pun yang cenderung mempertahankan atau mengubah gerakan tubuh atau mengubah bentuknya. Objek didorong atau ditarik oleh gaya yang bekerja padanya.

Gaya kontak didefinisikan sebagai gaya yang diberikan ketika dua benda fisik bersentuhan langsung satu sama lain. Gaya lain, seperti gaya gravitasi dan elektromagnetik, dapat mengerahkan diri mereka bahkan di ruang hampa udara yang kosong.

Pengambilan Kunci: Ketentuan Utama

Kekuatan adalah a vektor; ia memiliki arah dan besarnya. Unit SI untuk gaya adalah newton (N). Satu newton of force sama dengan 1 kg * m / s2 (di mana simbol "*" berarti "times").

Kekuatan sebanding dengan percepatan, yang didefinisikan sebagai laju perubahan kecepatan. Dalam istilah kalkulus, gaya adalah turunan dari momentum sehubungan dengan waktu.

Ada dua jenis kekuatan di alam semesta: kontak dan nonkontak. Kekuatan kontak, seperti namanya, terjadi ketika benda saling bersentuhan, seperti menendang bola: Satu benda (kaki Anda) menyentuh benda lain (bola). Gaya nonkontak adalah benda yang tidak saling bersentuhan.

Kekuatan kontak dapat diklasifikasikan menurut enam jenis:

• Dimensi: seperti tali yang ditarik kencang
• Musim semi: seperti gaya yang diberikan saat Anda mengompres dua ujung pegas
• Reaksi normal: di mana satu tubuh memberikan reaksi terhadap kekuatan yang diberikan padanya, seperti bola memantul di atas aspal
• Gesekan: gaya diberikan ketika benda bergerak melintasi benda lain, seperti bola yang berguling di atas aspal
• Gesekan udara: gesekan yang terjadi ketika suatu benda, seperti bola, bergerak di udara
• Bobot: di mana benda ditarik ke pusat bumi karena gravitasi

Pasukan non-kontak dapat diklasifikasikan berdasarkan tiga jenis:

• Gravitasi: yang disebabkan oleh tarikan gravitasi antara dua benda
• Listrik: yang disebabkan oleh muatan listrik hadir dalam dua tubuh
• Magnetik: yang terjadi karena sifat magnetik dari dua benda, seperti kutub yang berlawanan dari dua magnet yang saling tertarik

Konsep kekuatan pada awalnya didefinisikan oleh Sir Isaac Newton di miliknya tiga hukum gerak. Dia menjelaskan gravitasi sebagai kekuatan atraktif antar tubuh yang dimiliki massa. Namun, gravitasi di dalam Relativitas umum Einstein tidak membutuhkan kekuatan.

Hukum Gerak Pertama Newton mengatakan bahwa suatu objek akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali jika ditindaklanjuti oleh kekuatan eksternal. Objek yang bergerak tetap bergerak sampai suatu gaya bekerja pada mereka. Ini inersia. Mereka tidak akan mempercepat, memperlambat, atau mengubah arah sampai sesuatu menindaklanjutinya. Misalnya, jika Anda menggeser keping hoki, pada akhirnya ia akan berhenti karena gesekan pada es.

Hukum Gerakan Kedua Newton mengatakan bahwa gaya berbanding lurus dengan akselerasi (laju perubahan momentum) untuk massa konstan. Sementara itu, akselerasi berbanding terbalik dengan massa. Misalnya, ketika Anda melempar bola yang dilemparkan ke tanah, itu mengerahkan kekuatan ke bawah; tanah, sebagai tanggapan, mengerahkan kekuatan ke atas yang menyebabkan bola memantul. Hukum ini bermanfaat untuk mengukur kekuatan. Jika Anda tahu dua faktor, Anda dapat menghitung yang ketiga. Anda juga tahu bahwa jika suatu benda berakselerasi, pasti ada gaya yang bekerja padanya.

Hukum Gerak Ketiga Newton berkaitan dengan interaksi antara dua objek. Dikatakan bahwa untuk setiap tindakan ada reaksi yang sama dan berlawanan. Ketika gaya diterapkan pada satu objek, ia memiliki efek yang sama pada objek yang menghasilkan gaya tetapi dalam arah yang berlawanan. Misalnya, jika Anda melompat dari perahu kecil ke dalam air, gaya yang Anda gunakan untuk melompat maju ke dalam air juga akan mendorong perahu ke belakang. Kekuatan aksi dan reaksi terjadi pada saat yang bersamaan.

Ada empat kekuatan fundamental yang mengatur interaksi sistem fisik. Para ilmuwan terus mengejar teori terpadu tentang kekuatan-kekuatan ini:

1. Gravitasi: kekuatan yang bertindak di antara massa. Semua partikel mengalami gaya gravitasi. Jika Anda memegang bola di udara, misalnya, massa Bumi memungkinkan bola jatuh karena gaya gravitasi. Atau jika seekor bayi burung merangkak keluar dari sarangnya, gravitasi dari Bumi akan menariknya ke tanah. Sementara graviton telah diusulkan sebagai partikel yang memediasi gravitasi, ia belum diamati.

2. Elektromagnetik: gaya yang bekerja di antara muatan listrik. Partikel penengah adalah foton. Misalnya, pengeras suara menggunakan gaya elektromagnetik untuk menyebarkan suara, dan sistem penguncian pintu bank menggunakan gaya elektromagnetik untuk membantu menutup pintu lemari besi dengan erat. Sirkuit daya pada instrumen medis seperti pencitraan resonansi magnetik menggunakan gaya elektromagnetik, seperti halnya sistem transit cepat magnetik di Jepang dan Cina — disebut "maglev" untuk levitasi magnetik.

3. Nuklir kuat: gaya yang menahan inti atom bersama, dimediasi oleh gluon yang bekerja quark, barang antik, dan lem itu sendiri. (Gluon adalah partikel kurir yang mengikat quark di dalam proton dan neutron. Quark adalah partikel fundamental yang bergabung membentuk proton dan neutron, sedangkan antiquark identik dengan quark dalam massa tetapi berlawanan dalam sifat listrik dan magnetik.)

4. Nuklir lemah: kekuatan yang dimediasi dengan menukar W dan Z boson dan terlihat dalam peluruhan beta neutron dalam nukleus. (Boson adalah sejenis partikel yang mematuhi aturan statistik Bose-Einstein.) Pada suhu yang sangat tinggi, gaya lemah dan gaya elektromagnetik tidak bisa dibedakan.