科学常识种种9-2：自然界的诸多非基本力

（1）正向力（Normal force，日文译作垂直抗力，常标记为 或 ）在物理学中，是一股垂直于物体接触面的力。若物体放置于水平的面上，物体的正向力大小则与重量大小相同，但方向则相反，合力=0，使物体能静止放置而不会陷下去。但若承受物体的面太过脆弱，就无法给予过多的正向力，就会导致塌陷或被重量破坏。正向力与物体垂直，因此恒与摩擦力垂直，正向力也会影响最大静摩擦力和动摩擦力。在光滑的斜面上时，正向力无法抵销所有的重力，因此，若在摩擦力不足的情况下，物体会从斜坡上滑落。

（2）摩擦力是经典力学的一个术语，指两个表面接触的物体作相对运动时互相施加的一种物理力。广义地，物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。

（3）张力乃是由一拉长、伸展的弦对施力者所做的反作用力。张力与弦的长度平行，方向朝弦。例如以绳子吊起一个球体的情况中所有的力。当中的张力是绳子对支架产生的力 (F on scaffold by rope),绳子对球体产生的力 (F on the ball by rope) ,及平衡的绳子产生力和受力的力。张力也存在于弦的内部，若考虑把弦分成两个部分，则张力便是这两个部分互相对彼此作用（拉扯对方）的力。张力的大小决定弦是否断裂，因此张力也是振动的性质之一，而弦乐器则是靠调整弦的张力来调整其音高，并借由震动弦发出声响。通常将弦绷紧，则张力也会增加。

（4）弹力（elastic force）是指发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对他接触的物体产生的力。但如果形变过大，即超过了弹性限度则不再产生弹力。弹力产生时，发生弹性形变的物体为施力物体，和它接触的物体为受力物体。平时所指的弹力一般是压力、支持力和拉力。发生形变的物体，若能恢复原状，这样的形变叫做弹性形变；反之，若过了一定的限度则不能恢复原状，这样的形变叫做范性形变。这个限度称作弹性限度。任何物体都能发生形变，不发生形变的物体是不存在的。但在科学问题中人们会把假设不发生形变的物体称为刚体，这是一个理想模型。之所以人们认为有些物体不发生形变是因为有的形变比较明显如弹簧的伸缩和拉长，竹子随风弯曲；而有的则就不那么明显了，需要借助仪器才可以观察到，如把书放在桌子上，桌子和书都受到了力的作用而发生形变，但是光凭肉眼却无法观察到。

（5）压力是指发生在两个物体的接触表面的作用力，或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力，或者是液体对于固体表面的垂直作用力。固体表面的压力通常是弹性形变的结果，一般属于接触力。液体和气体表面的压力通常是重力和分子运动的结果。压力的作用方向通常垂直于物体的接触面。如果观测到压力的作用方向与接触面并不垂直，通常是由于压力和摩擦力共同作用的结果。注意，通常提到的气体压力或者大气压力，实际上是取其每单位面积上的压力的数值，即压强。

（6）阻力，又称后曳力、空气阻力或流体阻力，是物体在流体中相对运动所产生的与运动方向相反的力。阻力的方向和其所在流场的流速方向相反。一般摩擦力不随速度变化而变化，但阻力会随速度而变化。对于一个在流体中移动的物体，阻力为周围流体对物体施力，在移动方向的反方向上分量的总和。而施力和移动方向垂直的分量一般则视为升力。因此阻力和物体移动方向恰好相反，像飞机前进时会产生推力来克服阻力的影响。在航天动力学中，大气阻力可以视为太空飞行器在发射时的低效率，其影响则是在发射时需要额外的能量，不过在返回轨道时大气阻力有助于太空飞行器减速，可减少减速额外需要的能量，不过大气阻力产生的热量甚至可以将物体熔化。

（7）应力在在连续介质力学中，定义为单位面积所承受的作用力。

假设受力面积与施力同方向，则称此应力分量为正向应力，都是正向应力；假设受力面积与施力方向互相正交，则称此应力分量为剪应力（shear stress）。“内应力”指组成单一构造的不同材质之间，因材质差异而导致变形方式的不同，继而产生的各种应力。采用国际单位制，应力的单位是帕斯卡（Pa），等于1牛顿／平方米。应力的单位与压强的单位相同。两种物理量都是单位面积的作用力的度量。通常，在工程学里，使用的单位是megapascals（MPa）或gigapascals（GPa）。

（9）惯性力是指当物体加速时，惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，若是以该物体为参照物，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在，实际存在的只有原本将该物体加速的力，因此惯性力又称为假想力。它概念的提出是因为在非惯性系中，牛顿运动定律并不适用。但是为了思维上的方便，可以假象在这个非惯性系中，除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。例如，当公车刹车时，车上的人因为惯性而向前倾，在车上的人看来仿佛有一股力量将他们向前推，即为惯性力。然而只有作用在公车的刹车以及轮胎上的摩擦力使公车减速，实际上并不存在将乘客往前推的力，这只是惯性在不同参照系下的表现。平动，当系统相对于一惯性系存在一加速度 时，则惯性力的大小遵从公式：F=-ma（m为物体质量）

科学常识种种14：动量、冲力与冲量

动量在物理学中，是与物体的质量和速度相关的物理量。在经典力学中，动量（国际单位制中的单位为kg·m/s）表示为物体的质量和速度的乘积。

物体在任何一个参考系中运动时，它都具有在该参考系中的动量。需要注意的是，动量是一个参考系决定量。也就是说，同一个物体在一个参考系中具有确定的动量，但在另一个参考系中却有可能具有不同的动量。

物体动量的数值取决于两个物理量的数值：运动物体在参考系中的质量与速度。在物理学中，动量以小写的p表示，黑体代表“p”是一个向量。

动量具有一个特殊属性：只要是在一个封闭系统中，它总会保持恒定，即使是物体碰撞发生时。而对动能而言，非弹性碰撞的物体的动能将不会守恒。因此，当碰撞过后可利用动量守恒来计算未知速度。

在物理学上，这个特殊属性被用来来解决两个相碰物体的问题。因为动量始终保持恒定，碰撞前动量的总和一定与碰撞后动量的总和相等。

一般而言，一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。

动量是一个守恒量，这表示为在一个封闭系统内动量的总和不可改变。

冲力与冲量定义为与力所作用的系统的弹变时间相比较，在很短时间间隔内存在的力。运动体的惯性冲击力。

冲力在时间上积累，就会有冲量。冲量的量纲和单位都与动量一样，kg m/s 。一个随时间改变的力对一个物体的冲量指这个力的作用对时间的积累效果。即力对时间的积分：

由于冲量和动量 均是矢量，所以动量定理是一个矢量表示式。动量的方向与其速度的方向相同。动量的运算符合矢量运算规则，按平行四边形定则进行。如果物体运动在同一直线上，在选定一个正方向以后，动量的运算就可以简化成代数运算。

例如，杂技表演中，演员躺下，腹部放一块大石头，另一位用大铁锤打击大石头。由于石头质量大，惯性恒静；而铁锤敲机作用时间短瞬，所以冲力与冲量微乎其微，演员分毫不伤，十分安全。