Voima (fysiikka)

Wikipedia

Voima kuvaa kykyä muuttaa kappaleen liiketilaa. Koska sillä on sekä suunta, että suuruus, sitä voidaan kuvata vektoreilla (nuolet kuvassa).

Voima (lat. fortis, tunnus F) on fysiikassa vuorovaikutuksen voimakkuutta kuvaava suure, jolla on sekä suuruus että suunta. Voiman yksikkö SI-järjestelmässä on newton, N. Voima on vektorisuure eli sillä on suunta ja suuruus. SI-perusyksiköiden avulla ilmaistuna voiman yksikkö on ${\rm\ N} = \ \frac{{\rm kg}\cdot {\rm m}}{{\rm s}^{2}}$ .

Kappaleeseen kohdistuva kokonaisvoima muuttaa kappaleen liiketilaa. Dynamiikan peruslain mukaan vakiovoima $\bar{F}$ antaa kappaleelle, jonka massa on $m$ , kiihtyvyyden $\bar{a}$ siten, että $\bar{F} = m \bar{a}$ .

Fysiikassa tunnetaan neljä perusvuorovaikutusvoimaa, jotka kuvaavat alkeishiukkasten välisiä vuorovaikutuksia:

sähkömagneettinen vuorovaikutus, jonka aiheuttama voima synnyttää fysikaaliset kappaleet ja valon
heikko vuorovaikutus, joka aiheuttaa radioaktiivisuuden
vahva vuorovaikutus, joka pitää atomiytimet koossa
gravitaatio, joka synnyttää painovoiman

Esimerkiksi Maan vetovoima vetää kaikkia kappaleita puoleensa. Toisaalta myös kaikki kappaleet vetävät Maata puoleensa yhtä suurella mutta vastakkaissuuntaisella voimalla.

Maan pinnalla oleviin kappaleisiin vaikuttaa Maan vetovoiva sekä pinnan tukivoima, jotka ovat yhtä suuria ja vastakkaissuuntaisia.

Voimaa voidaan mitata esimerkiksi jousivaa'alla.

Voimasta saatavia johdannaissuureita ovat impulssi $I=\int_{t_1}^{t_{2}}F dt$ , joka kertoo liikemäärän muutoksen aikavälillä $t_{1}\ldots t_{2}$ ja työ $W=\int \bar{F}\cdot d\bar{x}$ .