ในชีวิตประจำวันทุกคนออกแรงกระต่อวัตถุอยู่เสมอ เช่น ยกกระเป๋า ผลักประตู หรือเลื่อนเก้าอี้ เป็นต้น การออกแรงดังกล่าวเกิดจากการเกร็งตัวของกล้ามเนื้อ เมื่อต้องการบอกขนาดของแรงที่ใช้ว่ามีค่ามากหรือน้อย มักใช้ความรู้สึกและประสบการณ์เดิมเข้าช่วย เช่น เรารู้สึกว่าการยกหนังสือออกแรงน้อยกว่าการเข็นรถ เป็นต้น การบอกขนาดของแรงจากความรู้สึกดังกล่าว ไม่อาจใช้เป็นมาตรฐานในการวัดของขนาดของแรงได้
ถ้าเราออกแรงผลักรถยนต์ที่หยุดนิ่ง รถจะเริ่มเคลื่อนที่ ถ้าเราออกแรงผลักต่อไปอีกรถก็จะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ถ้าเราต้องการให้รถที่เคลื่อนที่อยู่แล้วหยุด จะต้องออกแรงผลักในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของรถ รถจะเคลื่อนที่ช้าลงจนกระทั่งหยุด แสดงว่า แรงที่กระทำต่อรถมีผลต่อการเคลื่อนที่ของรถ
จากสถานการณ์ข้างต้นนี้แสดงให้เห็นว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุ แล้ววัตถุมีการเคลื่อนที่จะทำให้วัตถุมีความเร็วเปลี่ยนไป ซี่งอาจเปลี่ยนเฉพาะขนาดของความเร็วหรือเปลี่ยนเฉพาะทิศทางของความเร็ว หรือเปลี่ยนทั้งขนาดและทิศทางของความเร็วก็ได้ เราเรียกการเปลี่ยนความเร็วของวัตถุว่าการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ จึงอาจกล่าวได้อีกแบบหนึ่งว่า
แรงสามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ แสดงว่า แรง (force) เป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง แรงจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ สำหรับหน่วยของแรง ตามระบบเอสไอ คือ นิวตัน (N)
เนื่องจากแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ เราจึงสามารถใช้วิธีการเขียนรูปลูกศรแทนแรงได้ โดยให้ความยาวของเส้นตรงแทนขนาดของแรง และหัวลูกศรแสดงทิศทางของแรง ซึ่งก็เป็นลักษณะเช่นเดียวกับ ปริมาณเวกเตอร์อื่นๆ ที่ได้ศึกษามาแล้ว
ชนิดของแรง
มีแรงพื้นฐานในธรรมชาติที่รู้จักอยู่สี่ชนิด
- แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม กระทำระหว่างอนุภาคระดับเล็กกว่าอะตอม
- แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ระหว่างประจุไฟฟ้า
- แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี
- แรงโน้มถ่วง คือแรงดึงดูดระหว่างมวลของวัตถุ
ทฤษฎีสนามควอนตัมจำลองแรงพื้นฐานสามชนิดแรกได้อย่างแม่นยำ แต่ไม่ได้จำลองแรงโน้มถ่วงควอนตัมเอาไว้ อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงควอนตัมบริเวณกว้างสามารถอธิบายได้ด้วย ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
แรงพื้นฐานทั้งสี่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ทั้งหมด รวมถึงแรงอื่นๆ ที่สังเกตได้เช่น แรงคูลอมบ์ (แรงระหว่างประจุไฟฟ้า) แรงโน้มถ่วง (แรงระหว่างมวล) แรงแม่เหล็ก แรงเสียดทาน แรงสู่ศูนย์กลาง แรงหนีศูนย์กลาง แรงปะทะ และ แรงสปริง เป็นต้น
แรงต่างๆ ยังสามารถแบ่งออกเป็น แรงอนุรักษ์ และแรงไม่อนุรักษ์ แรงอนุรักษ์จะเท่ากับความชันของพลังงานศักย์ เช่น แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และแรงสปริง แรงไม่อนุรักษ์เช่น แรงเสียดทาน และแรงต้าน
ผลจากแรง
เมื่อแรงถูกกระทำกับวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นสามารถได้รับผลกระทบ 4 ประเภท ดังนี้
- วัตถุที่อยู่นิ่งอาจเริ่มเคลื่อนที่
- ความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่เปลี่ยนแปลงไป
- ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุอาจเปลี่ยนแปลงไป
- รูปร่าง ขนาดของวัตถุอาจเปลี่ยนแปลงไป
ศึกษาแรงชนิดต่างๆ เพิ่มเติมที่นี่
มวล (mass)
มวล เป็นสมบัติประจำตัวของวัตถุอย่างหนึ่งเป็นสมบัติความเฉื่อยต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ คือ วัตถุที่อยู่นิ่งจะพยายามรักษาสภาพการอยู่นิ่งตลอดไป ส่วนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่แล้วจะพยามเคลื่อนที่ต่อไป
เราเรียก สมบัติความเฉื่อยต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุ ว่า มวล โดยวัตถุที่มีมวลมากจะต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้มาก ส่วนวัตถุที่มีมวลน้อยจะต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้น้อย
มวล เป็น ปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็น kg
