sila, 1. fizika:fizikalna količina za merjenje vpliva enega telesa na drugo ali vpliva polja na telo. V dinamiki vzrok za pospeševanje telesa, v elastomehaniki pa za spremembo njegove oblike. Po drugem Newtonovem zakonu se telo mase m pospeši s pospeškom a, če nanj deluje sila F. Velja F = m · a. Telo miruje ali se giblje z enakomerno hitrostjo, če je vsota vseh zunanjih sil, ki nanj delujejo (rezultanta sil), enaka 0. Sila ima svojo smer v prostoru in velikost, zato je vektor. Več sil seštevamo po pravilih za seštevanje vektorjev (paralelogram sil). Nasprotno lahko vsako silo razstavimo na njene komponente, npr. v navpično in vodoravno komponento. Sila, ki prijemlje na koncu ročice in deluje pravokotno nanjo, povzroča navor. Teža je sila, ki jo na zemeljski površini povzroča gravitacijski privlak Zemlje. Dobimo jo kot produkt zemeljskega pospeška g in mase telesa m: Ft = m · g. Na zemeljskem površju deluje na telo z maso 1 kg teža 9,81 N, ki je nekoliko odvisna od geografske lege, s katero se spreminja pospešek g; to so včasih uporabljali za definicijo enote za silo, kiloponda (oznaka kp). Po izvoru delimo silo na težo, silo trenja, tlačno silo, elektromagnetno silo, atomarne sile itd. – Sodobna fizika razume silo kot medsebojno delovanje (interakcijo) med osnovnimi delci, s štirimi osnovnimi interakcijami pa skuša opisati vse sile. Po 1.1.1978 je dovoljena enota za silo le še newton (oznaka N). 1 N je sila, ki telesu z maso 1 kg podeli pospešek 1 m/s2. Stari enoti sta dina in kilopond. 1 N = 105 dina = 0,1019716 kp.
Kratek pregled: sila Silo navadno dojemamo kot sposobnost naših mišic, da premikajo predmete, ki se jih dotikamo. Natančno gledano ni tako. Težko je pojasniti prenos sil na daljavo oz. skozi prazen prostor, ki ga srečamo tako v vesolju kakor tudi v praznem atomarnem prostoru. Znanstevniki so pojem sile zato zamenjali z interakcijo, pri čemer se dva delca odbijata ali privlačita zato, ker izmenjujeta posredniške delce, tj. kvante polja. Ti kot silno hitre žogice letijo med njima, od prvega do drugega in nazaj. Iz te predstave sledita dve pomembni spoznanji, potrjeni s poskusi: 1. sila nikoli ne deluje enostransko, temveč vedno med vsaj dvema delcema, in le, če sta oba sposobna sodelovati s tovrstno silo. Podobno misel je zapisal že Isaac Newton v svojem načelu actio est reactio; 2. sile ne delujejo neskončno hitro, temveč se njihov vpliv razširja z določeno in omejeno hitrostjo. Zdaj poznamo štiri osnovne interakcije: močna in šibka nastopata v atomskih jedrih, elektromagnetna in gravitacijska pa sta zaradi njunega velikega dosega zaznavni tudi v makroskopskem svetu. Po velikosti se te interakcije zelo razlikujejo: močna, elektromagnetna, šibka in gravitacijska interakcija so si v razmerju 1041 : 1039 : 1026 : 1. Elektromagnetno in šibko so uspeli poenotiti v elektrošibko interakcijo. Učinke gravitacijske in elektromagnetne sile lahko neposredno opazimo. Gravitacijska sila npr. vleče skakalca k Zemlji in Zemljo proti njemu. Elektromagnetne sile na prvi pogled niso vidne, so pa v vsaki kemijski spojini, kjer spajajo molekule in atome. Odgovorne so tako za moč mišic športnika kakor za elastične lastnosti palice. V najvišji točki svojega skoka začuti športnik breztežnost. Takrat je gravitacijska sila uravnovešena s centrifugalno silo, ki nastopa med letom po parabolični krivulji. Pri premagovanju mehanskih sil so zelo pomembni zakoni vzvoda, kjer je pomemben položaj vrtišča sistema. Tako sta dve vrsti vzvoda: prvi deluje kot gugalnica, kjer sta breme in dvižna sila vsak na svoji strani vrtišča, pri drugem pa sta oba na isti strani točke vrtenja. V prvem primeru govorimo o dvostranskem, v drugem pa o enostranskem vzvodu. Človeška roka je enostranski vzvod, kjer kot upogibna mišica deluje biceps. Sila v mišici mora biti večja od teže bremena, ki ga držimo v roki. Kljub svoji šibkosti gravitacija zaradi velikega dosega (njen vpliv pada le s kvadratom razdalje) in velikanskih mas, med katerimi deluje, prevlada nad vsemi drugimi silami. Domnevajo, da so v središču zvezdnega sistema tako velike koncentracije mase, da njihovemu privlaku ne more uiti nič – niti svetlobni žarek. Zato ta področja imenujemo »črne luknje« in jih s sedanjimi fizikalnimi zakoni ne moremo opisati. Posledice elektromagnetnih sil dobro opazimo med nevihto. Zaradi trenja med oblaki se pozitivni in negativni naboj med seboj ločita. Sile med nasprotnimi naboji vodijo do strele, prek katere se izenačuje naboj. V primerjavi z gravitacijo je električna sila (Coulombova sila) za faktor 1039 večja, pada pa prav tako kakor gravitacijska s kvadratom razdalje. Bistvena razlika med njima je v tem, da deluje gravitacija med vso maso, elektromagnetna pa le med nabitimi delci. Ker so v nevtralnem stanju negativni in pozitivno nabiti delci enakomerno razporejeni, se učinki medsebojnih električnih sil v daljavi izničijo. Pri cepitvi urana 235 nastopajo jedrska, elektromagnetna in šibka sila. Jedrska sila je sicer 100-krat močnejša od elektromagnetne (Coulombove) sile, zaradi njenega kratkega dosega pa deluje le med sosednjimi nukleoni v jedru (nevtroni in protoni). Med pozitivno nabitimi protoni v jedru deluje odbojna električna sila, ki skuša jedro raztrgati. Atomska jedra so stabilna le v ozkem področju števila nevtronov in protonov. Presežek nevtronov razredči privlačne sile, tako da protonski odboj postaja vse večji. Pri premajhnem številu nevtronov so si protoni preblizu in jedro postane nestabilno. Posebno pri težkih jedrih se pogosto zgodi, da en sam dodatni nevtron povzroči razcep jedra. Zgled za to je uranov izotop 235 s 143 nevtroni in 92 protoni. Če v jedro prileti nevtron, jedro postane nestabilno in hitro razpade na dva dela. Ker lažja jedra vsebujejo manj nevtronov kakor težja, pri razpadu izleti še nekaj nevtronov. Ti lahko razcepijo nova uranova jedra. Tudi novo nastala lažja jedra so zaradi njihovega razmerja med protoni in nevtroni nestabilna. To sicer ne zadostuje za njihovo cepitev, lahko pa jih zajame šibka interakcija. Presežek nevtronov izgladi tako, da nevtrone pretvori v protone, pri tem pa odda elektrone in elektromagnetno sevanje (razpad beta). Če se v verižni reakciji zgodi veliko takšnih cepitev, se sprosti silno veliko energije. Preprost dokaz za to je že grozljiva slika gobe, ki nastane ob eksploziji jedrskega orožja. Avtor Richard Knerr
Dostopnost