التجاذب والتنافر:
أكثر القوى الطبيعية غموضا هي تلك التي تؤثر في الأجسام من مسافات شاسعة في الفضاء الفارغ بدون أي وسيط مادي بين الجسم الذي تنطلق منه والجسم الذي تؤثر فيه وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة التأثير من بعيد وهذه القوى قوة التجاذب والقوة المغناطيسية والقوة الكهربية ، أما القوة التي تؤثر على مدى قصير فهي تؤثر ضمن قوة الذرة وتخضع القوى الثلاث التي تؤثر من بعيد لقانون واحد يقول: أنا لقوة تتوقف على الجسم الذي تنطلق منه والجسم الذي تؤثر فيه والمسافة الفاصلة بين الجسمين وهو ما يسمى بقانون التربيع العكسي فإذا ضوعفت المسافة بين الجسمين فإن قوة تفاعلهما تنخفض إلى الربع (التربيع العكسي) وقوة التجاذب بين جسمين تتناسب طردا مع فاصل ضرب كتلتيهما وعكسا مع مربع المسافة بينهما وهذه القوة المتبادلة ، فثمة قوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه تؤثران في الجسمين.
لكل جسم ذي كتلة مهما صغرت مجال قوة تجاذب وهذه القوة موجبة دائما وكتلة الجسم موجبة دائما وقوة الأرض دائما جاذبة والقوة السالبة هي قوة تنافر وقوة التجاذب هي التي تعطي للكتلة ثقلها لأنها تجذبها إلى مركز الأرض والجاذبية هي التي تحفظ السيارات في مسارها حول الشمس بإذن الله تعالى وأحيانا تتوازن هذه القوة مع قوة مادية لها ، لكن باتجاه معاكس فتحقق حالة اللاثقل مثلما يحدث للقوة الطاردة الناجمة عن دوران قمر صناعي في مساره.
القوة المغناطيسية:
في القوة المغناطيسية الأقطاب المتماثلة تتنافر والأقطاب المختلفة تتجاذب والقوة المغناطيسية مألوفة في عمل البوصلة العادية والقوة المغناطيسية تؤثر من مسافات بعيدة صادقة كانت أو جاذبة ، والقوة الكهربية جاذبة أو صادة لأن مصدرها الشحنة الكهربية وقوة الشحنة الكهربية موجبة أو سالبة وكل شحنة كهربية هي مضاعف شحنة بدائية واحدة وهي شحنة الإلكتروني التي لا يمكن اختزالها.
السرعة والتسارع:
يبقى الجسم ساكنا أو متحركا بسرعة ثابتة ما لم يتأثر بقوة ما وأنه كلما ازدادت القوة المؤثرة في جسم ما ازداد تغير سرعته ، والسرعة هي الحركة في اتجاه معين وتغيرها في وقت معين يعد تسارعا ويزداد التسارع مع ازدياد القوة المؤثرة، والتسارع يتناسب طردا مع القوة ويتناسب عكسا مع كتلة الجسم المتحركة ومقابل كل قوة مؤثرة ردة فعل مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.
الأجسام المتحركة تملك طاقة حركية والأجسام الساكنة تملك طاقة كامنة يسمى معدل تغير السرعة تسارعا فإذا غير جسم اتجاهه وإن كان يسير بسرعة ثابتة فإنه يتعرض لتسارع.
يجب أن تكون هناك قوة مساوية في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه تؤثر على الجسم الدائر وتسمى القوة الطاردة المركزية لأنها تعمل باتجاه معاكس لاتجاه المركز.
تتوقف كل من القوة المركزية الجاذبة والقوة الطاردة على كتلة الجسم وسرعته إبان الحركة الدائرية (شعاع دائرتها) يحتاج الجسم الثقيل إلى قوة كبيرة لحفظه على مداره وكذلك الأمر بالنسبة لسرعة الدوران العالية وفي مثل هذه الحالات تتناسب عكسيا مع شعاع الحركة . والحركة الدائرية المنتظمة دورية أي الأحداث فيها تتكرر معيدة نفسها باستمرار وبانتظام ويبقى الوقت اللازمة لدورة كاملة لجسم ثابتا.
الضغط والمنسوب:
إذا زجت فلينة تحت سطح سائل ثم تركتها فإنها تعود فورا وتطفوا على السطح متأثرة بقوة صاعدة ناجمة عن السائل تسمى الدفع الرافع وهي التي تبقى الفلينة طافية على السطح وبالإضافة إلى قدرة الموانع على بذل قوة مثل الدفع الرافع فهي تستطيع أيضا إحداث قوة داخلية على أي عمق تنتج عن نقل المائع الذي فوقه ويزداد هذا الضغط مع العمق في الموائع والغازات على حد سواء ، إن الضغط ينخفض عندما تزداد سرعة السائل (مع أن هذا لا ينطبق إلا على الحركة الانسيابية المنتظمة).
الصوت
الصوت شكل خاص من الطاقة الحركية يحدث عندما يهتز جسم فإذا اهتز الجسم هز معه جزئيات الهواء حوله فتنتشر الاهتزازات بشكل موجة صوتية والهواء لا ينتقل مع الموجة حيث تتجمع جزئيات الهواء بكثرة مكونة منطقة ضغط عالي ولما تتباعد الجزئيات تكون منطقة ضغط منخفض.
تنطلق الموجات الصوتية من مصدرها متجهة في جميع الاتجاهات منتشرة في الهواء على مستوى سطح البحر بسرعة 331 مترا في الثانية أو 1194 كيلو متر في الساعة فتكون خفيفة في الأمكنة المرتفعة لأن الهواء يكون أقل كثافة بينما تكون شديدة في الماء والمعادن لأن هذه المواد أكثر لدونة من الهواء وتنقل الاهتزازات بسرعة أكبر ، ولا ينتشر الصوت في الفراغ لعدم وجود جزئيات غازية فيه تهتز فتنقل الصوت وينتشر الصوت مستقيما مثله مثل غيره من الموجات العاملة للطاقة ويستدير حول الزوايا وهو ينعكس إذا اصطدم بسطح كالجدار أو كأرضية غرفة ويكبر إذا مر في فتحة كالنافذة.
حالات المادة:
الغازات:
كل موجود إما غاز أو سائل أو صلب وكل مادة تتكون من ذات أو جزئيات متماسكة بفعل قوى التجاذب فيما بينها والجزئيات في حركة مستمرة وتتوقف شدتها على درجة الحرارة وتحد من هذه الحركة الحرارية وتقيدها قوى التجاذب بين الجزئيات فتبقيها متماسكة وتسمى هذه النظرة إلى المادة بالنظرية الحركية حيث تغلب الحركة الحرارية في الغازات فجزئياتها تتحرك في الفضاء وتتصادم باستمرار مع الجزئيات المجاورة ومع جدران الوعاء الذي يحتويها، وهذه التصادمات تفسر الضغط الذي نشأ عن الغاز المحصور. وعندما ترتفع درجة الحرارة تزداد الطاقة الحركية للجزئيات بمقدار يتناسب طردا مع تغير الحرارة المطلقة في الخليط من الغازات ويصبح معدل الطاقة الحركية لكل نوع من الجزئيات واحدا. وعندما ينضغط غاز (أي عندما يتغير حجمه تحت درجة حرارة ثابتة) يناسب حجمه عكسيا مع الضغط.
وعندما تكون درجة الحرارة واحدة ويكون الضغط واحد يكون لجميع الغازات إذا كان حجمها متساويا. عدد متساوي مع الجزئيات ، وتنتشر الغازات ببطء من خلال جدران وعاء لأن جزئياتها تكون أصغر من مسام تلك الجدران ومعدل النفاذ هذا يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي لكثافة الغاز.
السوائل:
يحتل السائل حجما محدد وهذا التجاذب بين جزئيات السائل والسائل ينساب لأن لجزئيات السائل حرية أوسع من حرية الجزئيات المرصوصة في شبكة جسم صلب وتهتز جزئيات السوائل باستمرار (بمعدل مليون مليون مرة في الثانية) وتتبادل مواقعها بالمعدل ذاته تقريبا ، ولا يتأثر السائل بالقوة المحاولة أن تبقيه كما تتأثر بذلك الأجسام الصلبة وذلك لأن الضغط المبذول في نقطة معينة منه واحد في جميع الجهات وتساوي القيمة الحقيقية للضغط حاصل ضرب عمق السائل بكثافته وبالتسارع الناجم عن الجاذبية الأرضية لهذا السبب تنمكن الأجسام الصلبة من الطفو على سطح سائل وحتى المغمورة منها تتعرض لقوة دفع رافع يساوي مقدارها ثقل السائل المزاح.
وهناك أجزاء صغيرة من السوائل تصطف جزئياتها بترتيب ولكن ليس هناك ترتيب إجمالي ثابت . ويتغير باستمرار معدل المسافة بين جزئيات السائل وهو اكبر منه الجسم الصلب وهذا يفسر لماذا يزداد أو يتمدد حجم الأجسام الصلبة عندما تذوب ولكن لا يمكن حشر الجزئيات في السائل ليزداد تقاربها (السائل غير قابل للانضغاط إجمالا ) نتيجة لذلك يتمكن السائل من نقل الضغط في أنبوب من طرف إلى آخر.
التبخر والغليان:
عند تسخين السائل تبدأ حركة جزئياته بالزيادة إلى الحد الذي يتحول فيه إلى غاز أو بخار فحرارة التبخر الكامنة هي سبب ذلك. وإذا برد السائل تتناقص حرارته بالتدريج إلى الحد الذي يتجمد فيه.
تقفز بعض الجزئيات خارج سطح السائل لتكون بخار في وعاء مغلق حتى في درجة الحرارة العادية تحت درجة الغليان.
في حالة التوتر السطحي واللزوجة يصبح سطح السائل كأنه جلد وذلك إذا كانت قوة التماسك التجاذبية بين جزئيات السائل كبيرة.
الصلابة:
عندما تتمدد مادة تزداد المسافات قليلا بين جزئياتها فالضغط يقرب المسافة بين الذرات ، وفي الأجسام الصلبة تكون فيها الذرات مرتبة ترتيبا منتظما.
الحرارة:
إذا بقي جسم ساخن وجسم بارد متلامسين فإنهما يصلان في آخر الأمر إلى درجة حرارة واحدة حيث يبث الجسم الحار من الطاقة الحرارية أكثر مما يتلقى بينما يمتص الجسم البارد كمية صافية من الحرارة لكلا الجسمين يبثان الطاقة ويمتصانها باستمرار بمقادير مختلفة وتستمر عملية التبادل حتى تتعادل درجتا حرارتهما وهذا يسمى بالتوازن الحراري.
وإذا كان جسمين في حالة توازن حراري مع جسم ثالث فإنهما يكونان في حالة توازني حراري فيما بينهما.
الحرارة هي ثمرة الحركة المستمرة لجزئيات المادة فكلما أصبحت المادة باردة نقصت حركة جزئياتها والنقصان هذا يتوقف عند نقطة تسمى الصفر الحراري.