Tak zwane ,,siły mechaniczne''
Na ciało znajdujące się na równi działają cztery siły: siła grawitacji skierowana w dół, siła reakcji równi na nacisk (siła normalna) skierowana prostopadle do równi, siła tarcia działająca przeciwnie do ruchu ciała oraz siła naciągu (naprężenie) nitki. Dodatkowo moglibyśmy w opisie uwzględnić jeszcze siłę oporu powietrza, która dodatkowo hamowałaby ruch ciała.
Poza siłą grawitacji wszystkie wymienione powyżej siły mają charakter sił kontaktowych. To znaczy, siły te działają między ciałami, które znajdują się w bezpośrednim kontakcie ze sobą. Reakcja równi na nacisk związana jest z tym, że ciało bezpośrednio naciska na równię, tarcie związane jest z tym, że powierzchnie ciała i równi stykają się ze sobą, podobnie nitka działa na ciało, gdyż jest do niego bezpośrednio przymocowana. Własności tych sił wyrabiają w nas przekonanie o istnieniu tak zwanych ,,sił mechanicznych'' związanych z bezpośrednim kontaktem ciał ze sobą. Odbicie piłki od ściany też będziemy tłumaczyć działaniem takich ,,sił mechanicznych'', podobnie jak zderzenie kul bilardowych.
Ale czym są tak naprawdę te siły mechaniczne z punktu widzenia współczesnej fizyki? Według współczesnej fizyki istnieją tylko cztery typy oddziaływań fundamentalnych: grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne. Oddziaływanie grawitacyjne ma charakter przyciągający i dotyczy wszystkich cząstek. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym oddziałują dodatkowo siłami elektromagnetycznymi. Oddziaływania słabe i silne mają niezwykle krótki zasięg i ich istnienie przejawia się tylko w mikroskali: są odpowiedzialne za budowę jąder atomowych, przebieg reakcji jądrowych i oddziaływań cząstek przy bardzo wysokich energiach. Zasięg oddziaływań słabych jest rzędu
, natomiast zasięg oddziaływań silnych rzędu
. W tym zestawieniu oddziaływań fundamentalnych NIE MA ,,SIŁ MECHANICZNYCH''!
Które z fundamentalnych sił odpowiadają więc za ,,siły mechaniczne''? Co powoduje, że dwie kule bilardowe zderzają się, a nie przenikają przez siebie bez oddziaływania?
Zarówno kule bilardowe, jak i wszystkie inne ciała zbudowane są z atomów. Atomy składają się z dodatnio naładowanego jądra i ujemnie naładowanej chmury elektronów. Atomy jako całość są elektrycznie obojętne - mają całkowity ładunek elektryczny równy zeru. Gdy dwa ciała (nienaładowane elektrycznie) znajdują się w pewnej odległości od siebie, nie oddziałują elektromagnetycznie. Jeśli jednak zetkniemy je ze sobą, atomy ich powierzchni zaczną ze sobą oddziaływać. Zmieni się kształt chmur elektronowych wokół atomów. W wyniku tej zmiany powstanie niezerowa siła elektromagnetyczna między atomami dwóch powierzchni. W pewnych sytuacjach siła ta może być nawet przyciągająca (np. gdy powierzchnie są posmarowane klejem), ale gdy zbliżymy je jeszcze bardziej, siła zawsze stanie się odpychająca, nie pozwalając atomom ,,wejść na siebie''. Siły elektromagnetyczne są więc odpowiedzialne za to, że nie możemy dwóch kul bilardowych ,,nałożyć'' na siebie. Uniemożliwia nam to odpychanie elektromagnetyczne atomów znajdujących się na powierzchniach obu kul. Podobnie siły tarcia, nacisku, reakcji na nacisk, sprężystości, spójności itp. Wszystkie one pochodzą od oddziaływań elektromagnetycznych między atomami ciał. Gdy popychamy jakiś przedmiot ręką, robimy to dzięki siłom elektromagnetycznym.
Podsumowując: WSZYSTKIE ,,SIŁY MECHANICZNE'' TO TAK NAPRAWDĘ SIŁY ELEKTROMAGNETYCZNE! Rozrysowanie sił na równi mogłoby więc wyglądać tak:
