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Desenvolvimento do conceito de força

Os filósofos na Antiguidade Clássica usam os conceitos da força no estudo de objetos estáticos e dinâmicos e em máquinas simples, porém os pensadores como Aristóteles e Arquimedes ficam retidos erros fundamentais em vigor do entendimento.Em parte, isto deveu-se a uma compreensão incompleta da força, por vezes não-óbvia de atrito, e, consequentemente, uma visão inadequada da natureza do movimento natural.Um erro fundamental foi a crença de que uma força é necessária para manter o movimento, mesmo a uma velocidade constante. A maioria dos desentendimentos anteriores sobre movimento e força foram eventualmente corrigido por Sir Isaac Newton, com a sua intuição matemática, ele formulou as leis de Newton que não foram melhoradas por quase 300 anos . No início do século XX, Einstein desenvolveu a teoria da relatividade, que previu corretamente a ação de forças sobre os objetos com o aumento dos momentos perto da velocidade da luz, e também forneceram uma visão sobre as forças produzidas pela gravitação e da inércia.

Com as idéias modernas na mecânica quântica e da tecnologia onde poderam acelerar partículas a velocidades próximas à da luz, e assim a física de partículas criou um modelo padrão para descrever as forças entre as partículas menores que os átomos. O modelo padrão prevê que as partículas trocadas chamado Bóson de calibre são os meios fundamentais pelos quais as forças são emitidos e absorvidos. Apenas quatro principais interações são conhecidos: por ordem decrescente de força, que são: força forte, força eletromagnética, força nuclear fraca, e força gravitacional. A observação da física de partículas feitos durante os anos 1970 e 1980, confirmou que as forças fraca e eletromagnética são expressões de uma forma mais fundamental da interação da força eletrofraca.

Conceitos pré-newtonianos

Aristóteles é famoso por descrever a força de qualquer que faz com que um objeto se submeter ao "movimento natural"

Desde da antiguidade o conceito da força têm sindo reconhecido integral para o funcionamento de cada máquina simples. A vantagem avançada dada por uma máquina simples permitindo o uso de menos força para ser usado em troca de que a força agindo a uma distância maior para a mesma quantidade de trabalho.A análise das características das forças finalmente culminou no trabalho de Arquimedes que foi especialmente famoso para a formulação de um tratamento de força de empuxos inerente ao volume.

Mecânica newtonianas

O Senhor Isaac Newton tentou descrever o movimento de todos os objetos usando os conceitos de inércia e força, e ao fazê-lo, descobriu que eles obedecem leis de conservação certos. Em 1687 Newton passou a publicar sua tese Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.Neste trabalho, Newton enunciou três leis do movimento que até hoje são a maneira como as forças são descritas na física, as três leis de newton.

Primeira Lei de Newton

Esta lei responde à pergunta sobre o que é Referencial inercial, e remove a ideia aristotélica de que é necessária a presença de uma força para que um corpo permaneça em movimento. As definições de Inércia e de referencial inercial fundamentam-se na ideia de força conforme definido (como a expressão física da interação entre DOIS entes físicos), e assim o conceito de força é primordial dentro das leis da mecânica.

Segunda Lei de Newton

Esta lei pode ser assim enunciada: a força que atua em um corpo é diretamente proporcional à aceleração que ele apresenta, e a constante de proporcionalidade é a massa do corpo. Repare que a Segunda Lei completa (baseada na Terceira Lei e na Primeira Lei) é a definição de força, estabelecendo ela o módulo e também a unidade desta. A unidade de força deriva de unidades pré-estabelecidas: a unidade de aceleração (m/s²) e a de massa (Kg - vide quilograma-padrão).

Quando uma força é aplicada, esta produz trabalho e transfere ou remove energia do objeto sobre o qual atua, desde que o objeto se mova de forma paralela à força aplicada.

As pseudo-forças ou forças inerciais "transformam", imaginariamente, um referencial não inercial em inercial, permitindo que as previsões decorrentes do uso das Leis de Newton nas referências não inerciais concordem com o que é observado a partir destes referenciais. Sem estas correções, as previsões e as observações não concordariam. O nome força inercial dado às estas pseudo-forças é portanto bem sugestivo.

Terceira Lei de Newton

Esta lei refere-se à força como expressão física da interação entre DOIS objetos. Segundo esta Lei, para haver força, ou melhor: forças (uma vez que sempre aparecem aos pares), devemos ser capaz de encontrar DOIS físicos em interação. Se não formos capazes de identificar os dois objetos ou entes, e acharmos que existe uma força sobre um único objeto do universo, então estaremos diante do que se chama em física de pseudo-força (falsa força) ou força inercial, e não de uma força em sua definição formal. O exemplo mais preciso é o do movimento circular, onde há uma força centrípeta (real), mas não há uma força (na definição do termo) centrífuga. A força centrífuga não existe como força real e sim como uma pseudo-força (uma falsa força) observada em referenciais NÃO inerciais.

A Terceira Lei pode ser assim enunciada: se um corpo "A" aplicar uma força sobre um corpo "B", este último aplicará sobre "A" outra força da mesma intensidade e mesma direção, mas no sentido contrário.