مفهوم نیرو
تأثیرات متقابل بین اجسام، که مسئول حرکت اجسام هستند، نیرو نامیده میشوند. ایده یک نیرو تنها با توجه به نتیجه عمل نیرو بر یک جسم مادی شکل میگیرد. عمل یک نیرو بر یک جسم ممکن است به دو روش مختلف آشکار شود، همانطور که در مثال زیر دیده میشود.
دو وضعیت نشان داده شده در شکل 1 را در نظر بگیرید. یک جرم روی یک صفحه افقی صاف قرار دارد. در (الف) جرم آزاد است که به چپ یا راست حرکت کند در حالی که در (ب) محدود شده است به طوری که نمیتواند به چپ حرکت کند. اکنون نیروی را اعمال میکنیم و به نتایج در هر حالت توجه میکنیم. در (الف) جرم شتابی برابر با نیرو تقسیم بر جرم کسب میکند، اما در (ب) نیروی فعال توسط یک نیروی واکنشی مخالفت میشود، به طوری که میشود و تعادل سیستم حاصل میشود. بنابراین در حالت (الف) اثر نیرو تغییر حرکت جرم بوده است، در حالی که در حالت (ب) اثر نیرو ایجاد یک نیروی واکنشی بوده که سیستم را در تعادل نگه میدارد. اثر دو نیروی و در حالت (ب) بر هر جسم واقعی، ایجاد تغییر شکل در جسم خواهد بود، در این حالت یک فشردگی. بنابراین میتوانیم بگوییم که دو اثر از عمل یک نیرو بر یک جسم مادی وجود دارد — یک اثر حرکتی و یک اثر تغییر شکلی.
هر یک از این اثرات میتواند برای تعریف و اندازهگیری یک نیرو استفاده شود و در عمل هر دو استفاده میشوند. یک روش معمول برای اندازهگیری بزرگی یک نیرو، اندازهگیری تغییر شکلی است که نیرو در یک ترازوی فنری کالیبره شده ایجاد میکند. این روش به وضوح از اثر تغییر شکلی نیرو استفاده میکند، زیرا سیستم به عنوان یک کل در تعادل است.
همچنین معمول است که یک نیرو را از طریق اثرات حرکتی آن تعریف و اندازهگیری کنیم. رابطه بین نیروی اعمال شده بر یک جسم و حرکتی که نتیجه میشود توسط قوانین نیوتن داده میشود، که میتوان آن را به عنوان تعریف یک نیرو در نظر گرفت. اما برای هدف فعلی ما در استاتیک، فقط نیاز داریم بر آن جنبه از نیرو تأکید کنیم که وقتی میگوییم «یک نیرو یک فشار یا کشش است»، اشاره داریم، و که بنابراین مستقیماً با حس عضلانی ما مرتبط است.
برای مشخص کردن کامل عمل یک نیرو بر یک جسم، باید بزرگی، جهت، و نقطه اعمال نیرو داده شوند. بنابراین یک نیرو میتواند توسط یک بردار نمایش داده شود که بزرگی و جهت نیرو را میدهد و که با موقعیت خود، خط عمل و نقطه اعمال نیرو را نشان میدهد.