stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Kuvvet
Klasik mekanikte kuvvet örnekleri > Kurgusal kuvvetler

Ana madde: Yalancı kuvvet
Belirli kuvvetler, çerçeve bağımlı olarak nitelendirilir; bu, Newton dışı (yani eylemsiz olmayan) referans çerçevelerinin benimsenmesi sonucu ortaya çıktıklarını ifade eder. Bu tür kuvvetlere örnek olarak merkezkaç kuvveti ve Coriolis kuvveti verilebilir. Bu kuvvetler, hızlanmayan referans çerçevelerinde mevcut olmadıkları için kurgusal olarak tanımlanır. Ayrıca, bu kuvvetlerin gerçek olmaması nedeniyle "sanki kuvvetler" (İng. pseudo forces) olarak da isimlendirilirler.
Genel görelilik kapsamında, yerçekimi kuvveti, uzayzamanın düz geometriden sapması durumlarında ortaya çıkan kurgusal bir kuvvet olarak değerlendirilir. Bu bağlamda, yerçekimi, klasik mekanikte ele alınan bir kuvvet olmaktan ziyade, görelilik teorisinde farklı bir yorumlama alanına girer ve uzayzamanın geometrisiyle ilişkili bir fenomen olarak incelenir.
Kuvvet temelli kavramlar > Döndürme ve Tork

Ana madde: Tork
Genişletilmiş cisimlerin dönüşünü tetikleyen kuvvetler, torklar ile bağlantılıdır. Matematiksel ifadeyle, bir kuvvetin  {\vec {F}} torku, herhangi bir referans noktasına göre çapraz çarpım kullanılarak tanımlanmaktadır:
 {\vec {\tau }}={\vec {r}}\times {\vec {F}},
burada  {\vec {r}}, kuvvetin uygulandığı noktanın referans noktasına göre pozisyon vektörünü temsil eder. Bu tanım, torkun büyüklüğünün ve yönünün, uygulama noktasının konumuna göre nasıl değişebileceğini matematiksel olarak açıklar.
Tork, kuvvetin dönüşsel karşılığıdır; benzer biçimde, açı pozisyonun, açısal hız hızın ve açısal momentum ise momentumun dönüşsel eşdeğerleridir. Newton'un birinci hareket yasası uyarınca, tüm cisimlerin dengesiz bir tork uygulanmadığı sürece açısal momentumlarını korumasını sağlayan dönüşsel atalet mevcuttur. Aynı şekilde, Newton'un ikinci hareket yasası, rijit bir cismin anlık açısal ivmesinin hesaplanması için benzer bir formülasyon sağlar:
 {\vec {\tau }}=I{\vec {\alpha }},
şu şekilde ifade edilir:
I, cismin eylemsizlik momentini,
{\vec {\alpha }}, cismin açısal ivmesini temsil eder.
Bu, kütlenin dönüşsel karşılığı olan eylemsizlik momentinin tanımını oluşturur. Mekaniğin daha gelişmiş teorilerinde, belirli bir zaman dilimi boyunca gerçekleşen dönüşlerin açıklandığı durumlarda, eylemsizlik momenti, tensör ile ikame edilmelidir. Bu tensör, uygun biçimde analiz edildiğinde, devinme ve üğrüm gibi dönüşlerin karakteristiklerini eksiksiz olarak belirler.
Alternatif olarak, Newton'un ikinci yasasının diferansiyel formülasyonu, torkun başka bir tanımını sunar:
 {\vec {\tau }}={\frac {\mathrm {d} {\vec {L}}}{\mathrm {dt} }},
bu formülde  {\vec {L}}, parçacığın açısal momentumunu ifade eder. Bu ifade, açısal momentumun zamanla nasıl değiştiğini gösterir ve bu değişim miktarı, torkun büyüklüğünü belirler.
Newton'un üçüncü yasasının, tork uygulayan her cismin, kendisine eşit büyüklükte fakat zıt yönde bir tork deneyimlemesini zorunlu kılar, ve dolayısıyla, içsel torklar vasıtasıyla dönmeler ve devinmeler gerçekleştiren kapalı sistemlerde açısal momentumun korunumunun sağlandığını ifade eder. Bu prensip, sistemin iç dinamikleri arasındaki etkileşimlerin dengede olduğunu ve sistemdeki toplam açısal momentumun zamanla değişmediğini gösterir.
Kuvvet temelli kavramlar > Çekiş

Çekiş, kuvvetin zamanla nasıl değiştiğinin hızını ifade eder ve matematiksel olarak
şu şekilde tanımlanır:
Bu tanım, bir kuvvetin belirli bir zaman aralığındaki değişim oranını ölçer ve bu oran, çeşitli dinamik sistemlerde önemli bir biomekanik değişken olarak kabul edilir.
Diğer terimler olan çeki ( {\vec {T}}), kapma ( {\vec {S}}) ve sallama ( {\vec {\mathcal {S}}}) gibi ifadeler, doğrusal momentumun zamanla ilişkili dördüncü, beşinci ve altıncı türevleri için kullanılmıştır. Bununla birlikte, çekişin ardışık türevlerini ifade etmek için evrensel olarak kabul görmüş bir terminoloji henüz mevcut değildir. Bu tür ölçümler, özellikle biyomekanik çalışmalar, sporcu performans değerlendirmeleri ve robotik kontrol sistemlerinde önemli ölçütler olarak kullanılmaktadır.
Kuvvet temelli kavramlar > Kinematik integraller

Kuvvetler, kinematik değişkenlere göre integrasyon yaparak çeşitli fiziksel kavramların tanımlanmasında kullanılabilir. Örnek olarak, zaman parametresine göre yapılan entegrasyon, impuls kavramını ortaya koymaktadır:
 {\vec {J}}=\int _{t_{1}}^{t_{2}}{{\vec {F}},\mathrm {d} t},
bu işlem, Newton'un ikinci yasasına göre, momentumdaki değişime denk gelmekte ve bu bağlamda impuls momentum teoremine yol açmaktadır.
Pozisyon değişkenine göre yapılan integrasyon, bir kuvvetin gerçekleştirdiği işin tanımını sağlar:
 W=\int _{{\vec {x}}_{1}}^{{\vec {x}}_{2}}{{\vec {F}}\cdot {\mathrm {d} {\vec {x}}}},
bu işlem, kinetik enerjideki değişimlerle eşdeğerdir ve iş-enerji ilkesine yol açar.
Güç P, iş W değerinin zamanla değişim oranıdır, dW/dt ve belirli bir zaman dilimi dt süresince meydana gelen pozisyon değişimi  d{\vec {x}} ile yörüngenin genişlemesi sonucunda hesaplanır:
 \mathrm {d} W={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} {\vec {x}}}}\cdot \mathrm {d} {\vec {x}}={\vec {F}}\cdot \mathrm {d} {\vec {x}},
bu durumda,
 P={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} {\vec {x}}}}\cdot {\frac {\mathrm {d} {\vec {x}}}{\mathrm {d} t}}={\vec {F}}\cdot {\vec {v}},
ile  {\vec {v}}=\mathrm {d} {\vec {x}}/\mathrm {d} t bir cismin hızını ifade eder.
Kuvvet temelli kavramlar > Potansiyel enerji

Ana madde: Potansiyel enerji
Genellikle, bir kuvvet yerine, onunla matematiksel olarak ilişkili olan potansiyel enerji alanı kavramından yararlanılır. Mesela, bir cisme etki eden yerçekimi kuvveti, cismin bulunduğu noktada var olan yerçekimi alanının etkisi olarak değerlendirilebilir. Enerji tanımını (iş tanımı üzerinden) matematiksel olarak yeniden formüle ederek, bir potansiyel skaler alan  U({\vec {r}}) her bir noktadaki kuvvete eşit ve ters yönde olan gradiyent ile tanımlanır:
 {\vec {F}}=-{\vec {\nabla }}U.
Kuvvetler, enerji korunumunu sağlayan konservatif ve sağlamayan konservatif olmayan olarak iki ana kategoriye ayrılabilir. Konservatif kuvvetler bir potansiyelin gradyanına denk gelirken, konservatif olmayan kuvvetler bu özelliği taşımaz.
Kuvvet temelli kavramlar > Korunum

Ana madde: Korunumlu kuvvet
Bir kapalı sisteme etki eden bir korunumlu (konservatif) kuvvet, enerjinin kinetik ve potansiyel enerji türleri arasında dönüşüm yapmasını sağlayan ilişkili mekanik işle karakterize edilir. Kapalı bir sistemde, korunumlu bir kuvvetin etkisi altında sistemdeki net mekanik enerji korunur. Bu kuvvet, uzaydaki iki farklı nokta arasındaki potansiyel enerji farkıyla doğrudan ilişkilendirilebilir, ve bu bağlamda, suyun bir kot haritası tarafından belirlenen yükseklik farklarına göre akış yönü ve şiddeti gibi, potansiyel alanın bir sonucu olarak değerlendirilebilir.
Korunumlu kuvvetler içerisinde yerçekimi, elektromanyetik kuvvet ve yay kuvveti yer almaktadır. Bu kuvvetlerin her biri için modeller, çoğunlukla küresel simetrik potansiyellerden kaynaklanan ve belirli bir radial vektör  {\vec {r}} ile ifade edilen konum bağımlılığı gösterir. Bu durumun örnekleri şu şekilde sıralanabilir:
Yerçekimi durumunda:
 {\vec {F}}_{\text{g}}=-{\frac {Gm_{1}m_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}},
burada  G yerçekimi sabiti'ni ve  m_{n} ise n numaralı cismin kütlesini ifade eder. Bu ifade, iki kütle arasındaki çekim kuvvetinin, kütleler arası mesafenin karesi ile ters orantılı olduğunu ve kuvvetin yönünün birleştirici doğrultuda olduğunu gösterir.
Elektrostatik kuvvetler bağlamında:
 {\vec {F}}{\text{e}}={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon {0}r^{2}}}{\hat {r}},
burada  \varepsilon _{0}, boş uzayın elektriksel geçirgenliği olarak tanımlanır ve  q_{n} n numaralı cismin elektrik yükünü temsil eder.
Yay kuvvetleri durumunda:
 {\vec {F}}_{\text{s}}=-kr{\hat {r}},
burada  k, ilgili yayın yay sabiti olarak bilinir ve bu sabit, yayın esneklik özelliğini gösterir.
Belirli fiziksel durumlar kapsamında, kuvvetlerin yalnızca potansiyel gradyanlarına bağlı olarak modellenmesi yetersiz kalabilir. Bu durum, çoğunlukla mikro durumlar üzerinden yapılan makroskopik istatistiksel ortalamanın bir sonucudur. Örnek olarak, statik sürtünme, atomlar arası çok sayıda elektrostatik potansiyel gradyanlarından kaynaklansa da, makro ölçekli herhangi bir konum vektöründen bağımsız olarak kendini bir kuvvet modeli olarak gösterir. Sürtünme dışında korunumlu olmayan diğer kuvvetler arasında çeşitli temas kuvvetileri, gerilim, basınç ve sürükleme yer alır. Detaylı bir açıklama ile, bu makroskopik kuvvetlerin her biri, mikroskopik potansiyel gradyanlarının toplam sonuçları olarak konservatif kuvvetlerin bir neticesidir.
Makroskopik düzeyde korunumlu olmayan kuvvetler ile mikroskopik düzeyde korunumlu kuvvetler arasındaki ilişki, istatistiksel mekanik kullanılarak detaylı bir şekilde incelenir. Makroskopik kapalı sistemlerde, korunumlu olmayan kuvvetler, sistemlerin iç enerjilerinde değişikliklere yol açar ve sıklıkla ısı transferi ile ilişkilendirilirler. Termodinamiğin ikinci yasası gereğince, korunumlu olmayan kuvvetler, kapalı sistemler içerisinde enerjinin daha düzenli halden daha rastgele koşullara doğru dönüşümüne neden olurken, entropinin artmasına yol açar.
Birimler

SI sisteminde kuvvetin birimi newton (sembolü N) olarak tanımlanır. Newton, bir kilogram kütleyi saniye karede bir metre ivmelendirebilmek için gereken kuvvet miktarını ifade eder ve bu birim kg·m·s−2 olarak formüle edilir. Karşılık gelen CGS birimi ise dyndir, bu birim bir gram kütleyi saniye karede bir santimetre ivmelendirmek için gerekli olan kuvveti ifade eder, yani g·cm·s−2. Dolayısıyla, bir newton yaklaşık 100,000 dyn değerine eşdeğerdir.
Yerçekimi kuvvetlerini ölçmek için kullanılan foot-pound-second sistemindeki İngiliz birimi, pound-kuvvet (lbf) olarak tanımlanmıştır. Bu birim, bir pound-kütle üzerine standart yerçekimi alanında, yani 9.80665 m·s−2 ivme ile etki eden kuvvet olarak ifade edilir. Pound-kuvvet, alternatif bir kütle birimi olarak kullanılabilir: bir slug, bir pound-kuvvetin etkisi altında saniyede bir feet kare ivme kazandığında bu kütleye eşittir. Ayrıca, mutlak fps sistemi olarak adlandırılan farklı bir foot-pound-second sistemine özgü başka bir kuvvet birimi olan poundal, bir pound kütleyi saniyede bir feet kare hızlandırmak için gereken kuvvet olarak tanımlanır.
Pound-kuvvet'in metrik sistemdeki karşılığı olan kilogram-kuvvet (kgf) (bazı durumlarda kilopond olarak da bilinir), newton kadar yaygın olmamakla birlikte, bir kilogramlık bir kütleye standart yerçekimi tarafından uygulanan kuvveti ifade eder. Kilogram-kuvvet, çok nadir kullanılan bir kütle birimi olan metrik slug'ı (bazen mug veya hyl olarak da adlandırılır) tanımlar; bu kütle, 1 kgf'lik bir kuvvete maruz kaldığında 1 m·s−2 hızlanır. Kilogram-kuvvet, günümüzün modern SI sisteminin bir parçası değildir ve genel olarak kullanımı önerilmemektedir; ancak bazı özel durumlar için, örneğin uçak ağırlıklarının, jet motorlarının itme kuvvetlerinin, bisiklet jant tellerinin gerilimlerinin, tork anahtarlarının ayarlarının ve motorların çıkış torklarının belirtilmesinde kullanılmaktadır.
| g t  | Newton (SI birimi) | Dyn | Kilogram-kuvvet,  kilopond (kp) | Pound-kuvvet | Poundal |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 N | ≡ 1 kg·m/s2 | = 105 dyn | ≈ 0,10197 kg-f | ≈ 0,22481 lb-f | ≈ 7,2330 pdl |
| 1 dyn | = 10−5 N | ≡ 1 g·cm/s2 | ≈ 1,0197×10−6 kg-f | ≈ 2,2481×10−6 lb-f | ≈ 7,2330×10−5 pdl |
| 1 kg-f veya 1 kp | = 9,80665 N | = 980665 dyn | ≡ gn × 1 kg | ≈ 2,2046 lb-f | ≈ 70,932 pdl |
| 1 lb-f | ≈ 4,448222 N | ≈ 444822 dyn | ≈ 0,45359 kg-f | ≡ gn × 1 lb | ≈ 32,174 pdl |
| 1 pdl | ≈ 0,138255 N | ≈ 13825 dyn | ≈ 0,014098 kg-f | ≈ 0,031081 lb-f | ≡ 1 lb·ft/s2 |
 Burada tüm yerçekimi birimleri için kilogram-kuvvetin (kg-f) resmi tanımında kullanılan gn değeri (9,80665 m/s2) olarak alınmıştır.
Kuvvet kavramının güncellenmesi

20. yüzyılın başlarında, gözlemlenen astronomik ve mikroskop-altı düzeydeki deneysel sonuçlarını açıklamaya yönelik yeni fiziksel teoriler geliştirilmiştir. Aşağıda daha detaylı bir şekilde ele alınacağı üzere, görelilik teorisi momentin tanımını modifiye etmiş, kuantum mekaniği ise Newton yasalarının doğrudan geçerli olmadığı mikroskopik düzeylerde "kuvvet" kavramını yeniden formüle etmiştir.
Kuvvet kavramının güncellenmesi > Özel görelilik kuramı

Özel görelilik kuramı kapsamında, kütle ve enerji arasındaki eşdeğerlik, bir cismin hızlandırılması için gerekli işin hesaplanmasıyla anlaşılabilir. Bir cismin hızı arttıkça, bu durum enerjisi ve dolayısıyla kütle eşdeğeri (eylemsizliği) artışına yol açar. Bu nedenle, cismin daha önceki daha düşük hızına kıyasla aynı oranda hızlandırılması için daha fazla kuvvet gerekir. Newton'un ikinci yasası,
 {\vec {F}}={\frac {\mathrm {d} {\vec {p}}}{\mathrm {d} t}},
bir matematiksel tanım olduğundan dolayı geçerliliğini korur. Ancak, görelilik kuramına göre, göreceli hız  v değerleri için momentumun korunumu sağlanabilmesi adına, momentum şu şekilde yeniden tanımlanmalıdır:
 {\vec {p}}={\frac {m_{0}{\vec {v}}}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}},
burada  m_{0} durgun kütleyi ve  c ışık hızını ifade eder. Bu yeni tanım, yüksek hızlarda momentumun korunumunu anlamak için esastır.
Sabit ve sıfırdan farklı durgun kütlesi  m ile karakterize edilen bir parçacığın,  x yönünde  v hızıyla hareket ettiği durumda, kuvvet ve ivme arasındaki matematiksel ilişki aşağıdaki gibidir:
 {\vec {F}}=\left(\gamma ^{3}ma_{x},\gamma ma_{y},\gamma ma_{z}\right),
burada
 \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}.
Lorentz faktörü olarak bilinen bu terim, göreceli hızın ışık hızına yaklaşması durumunda önemli ölçüde artış gösterir. Bu nedenle, aşırı hızlarda aynı ivmeyi sağlamak için artan kuvvetlerin uygulanması gerekmektedir. Göreceli hızın  c değerine ulaşması mümkün değildir.
Eğer  v,  c değerine kıyasla önemli derecede düşükse,  \gamma  değeri yaklaşık olarak 1 olur ve
 F=ma
ifadesi yüksek bir yakınsaklık gösterir. Görelilik bağlamında dahi,
 F^{\mu }=mA^{\mu }
ifadesi dört-vektör kullanılarak başlangıç formuna geri dönüştürülebilir. Bu ilişki,  F^{\mu } dört-vektör,  m değişmez kütle ve  A^{\mu } dört-ivme olduğunda görelilik açısından geçerlidir.
Kuvvet kavramının güncellenmesi > Kuantum mekaniği

Ana maddeler: Kuantum mekaniği ve Pauli dışarlama ilkesi
Kuantum mekaniği, moleküler, atomik veya atom altı boyutlardaki fenomenleri açıklamak amacıyla ortaya konmuş bir fizik teorisidir. Genel bir yaklaşımla, bir sistemin boyutları ne kadar küçükse, bu sistemi açıklamak için gerekli matematiksel modelin kuantum etkilerini dikkate alması o derece önem kazanır. Kuantum fiziğinin temel prensipleri, klasik fiziğinkinden ayrılır. Nesnelerin pozisyon, momentum ve enerji gibi özelliklere sahip olduğu fikri yerine, belirli bir ölçüm yapıldığında ne tür sonuçlar elde edilebileceği üzerine odaklanılır. Kuantum mekaniği, fizikçilerin seçilen ölçümün belirli bir sonucu elde etme olasılığını hesaplamalarına imkan verir. Her ölçüm için beklenen değer, mümkün sonuçların olasılıkları ile ağırlıklandırılarak hesaplanan ortalamadır.
Kuantum mekaniğinde, etkileşimler çoğunlukla kuvvetten ziyade, enerji kavramları aracılığıyla tanımlanır. Ehrenfest teoremi, kuantum beklenti değerleri ile klasik kuvvet kavramı arasında bir ilişki kurar; bu ilişki, kuantum fiziğinin klasik fizikten köklü bir şekilde ayrılması nedeniyle doğası gereği tam olarak kesin olmayan bir yapıya sahiptir. Kuantum fizik alanında, Born kuralı bir konum veya momentum ölçümünün beklenti değerlerini hesaplamak için temel araç olarak kullanılır. Bu beklenti değerleri genelde zaman içinde değişim gösterir; yani, örneğin bir pozisyon ölçümü yapıldığında, muhtemel farklı sonuçlar için olasılıklar değişebilir. Ehrenfest teoremi, genel olarak, bu beklenti değerlerinin zaman içindeki değişimini açıklayan denklemlerin, Newton'un ikinci kanununu hatırlatan bir biçimde, potansiyel enerjinin negatif türevi olarak tanımlanmış bir kuvvetle formüle edildiğini öne sürer. Ancak, bir durumda kuantum etkileri ne kadar belirginse, bu benzerlikten yola çıkarak anlamlı sonuçlar elde etmek o ölçüde güçleşir.
Kuantum mekaniği, mikroskop-altı düzeydeki kuvvetlerle etkileşimde bulunan, özellikle atomlar için hayati önem taşıyan iki yeni kısıtlayıcı unsur sunar. Çekirdeğin yoğun çekim gücüne karşın, belirsizlik ilkesi bir elektronun olasılık dağılımının minimum sınırlarını belirler ve Pauli dışarlama ilkesi elektronların aynı olasılık dağılımını paylaşmasını önler. Bu durum, dejenerasyon basıncı olarak adlandırılan bir basınç yaratır. Atomlar, moleküller, sıvılar ve katılar üzerinde dejenerasyon basıncı ve çekici elektromanyetik kuvvet arasındaki dinamik denge, bu yapıların kararlılığını sağlar.
Kuvvet kavramının güncellenmesi > Kuantum alan teorisi

Ana madde: Kuantum alan teorisi
Çağdaş parçacık fiziği alanında, kuvvetler ve parçacıkların ivmelenmeleri, momentum taşıyıcı ayar bozonlarının alışverişinin matematiksel bir türevi olarak izah edilmektedir. Kuantum alan teorisi ve genel görelilik kuramlarının ilerlemesiyle, kuvvet kavramının aslında gereksiz olduğu ve bu kavramın, momentum korunumundan (dört-momentum ve kuantum elektrodinamiğinde sanal parçacıklarının momentumları dahil) kaynaklandığı kavranmıştır. Momentum korunumu, uzayın homojenliği veya simetrisi üzerinden doğrudan çıkarımlanabilir ve bu nedenle, kuvvet kavramından daha temel bir öneme sahiptir. Bu bağlamda, günümüzde tanımlanan temel kuvvetler, daha isabetli bir deyişle "temel etkileşimler" olarak nitelendirilmektedir.
Bu tür etkileşimlerin ayrıntılı sonuçlarını öngörebilmek için ileri düzey matematiksel tanımlar gereklidir; ancak, Feynman diyagramı kullanımı yoluyla bu etkileşimlerin kavramsal olarak basit bir biçimde ifade edilmesi mümkündür. Feynman diyagramında her madde parçacığı, zaman boyunca ilerleyen ve genellikle diyagramda yukarı veya sağa doğru artış gösteren düz bir çizgi ile temsil edilir (bkz. Hayat Çizgisi). Madde ve antimadde parçacıkları, Feynman diyagramı üzerindeki yayılım yönleri hariç, birbirleriyle özdeştir. Parçacıkların hayat çizgileri etkileşim düğümlerinde kesişmekte ve Feynman diyagramı, bir etkileşimden doğan kuvveti, parçacık hayat çizgilerinin yön değişikliği ile ilişkilendirilmiş şekilde düğüm noktasında oluşmuş olarak gösterir. Ayar bozonları, dalgalı çizgiler halinde düğümden yayılır ve sanal parçacıkların değiş-tokuşu halinde, yanındaki bir düğümde emilir. Feynman diyagramlarının avantajı, kuvvetlerden kavram olarak ayrı olmakla birlikte, genel temel etkileşim resminin bir parçası olan diğer fiziksel olayların da aynı ilkelerle açıklanabilmesidir. Örneğin, bir Feynman diyagramı, zayıf nükleer kuvvetten sorumlu olan aynı ayar bozonu aracılığıyla gerçekleşen bir nötronun bozunmasını, elektron, proton ve antineutrino üretimiyle detaylı bir şekilde tasvir edebilir.
Temel etkileşimler

Ana madde: Temel etkileşim
Evrendeki tüm tanımlanmış kuvvetler, dört temel etkileşim kategorisine ayrılmaktadır. Güçlü ve zayıf kuvvetler yalnızca çok kısa mesafelerde etkili olup atomaltı parçacıklar arasında, özellikle nükleonlar ve bileşik çekirdekler arasındaki etkileşimlerden sorumludur. Elektromanyetik kuvvet, elektrik yükleri arasındaki etkileşimlerde; yerçekimi kuvveti ise kütleler arasındaki etkileşimlerde görev alır. Doğadaki diğer tüm kuvvetler, bu dört temel etkileşimin, kuantum mekaniği çerçevesinde işlemesi ve Schrödinger denklemi ile Pauli dışlama ilkesinden kaynaklanan kısıtlamalar ile ilişkilidir. Mesela, sürtünme kuvveti, iki yüzey arasındaki atomlar arasında etki eden elektromanyetik kuvvetin bir gösterimidir. Yaylardaki kuvvetler, Hooke yasası tarafından modellenmekte olup, bu kuvvetler elektromanyetik kuvvetlerin bir sonucudur. Merkezkaç kuvvetleri, dönen referans çerçevelerindeki ivmelenmeden doğrudan kaynaklanan ivme kuvvetleridir.
Farklı kavramların birleştirilmesi neticesinde kuvvetler üzerine temel teoriler ortaya konmuştur. Mesela, Newton'un evrensel yerçekimi teorisine göre, Dünya'nın yüzeyine yakın bir yerde düşen cisimler için etkin olan kuvvet, Ay'ın ve Güneş çevresindeki gezegenlerin hareketlerinden de sorumlu olan kuvvettir. Michael Faraday ve James Clerk Maxwell, elektriksel ve manyetik kuvvetlerin, elektromanyetizma teorisinde birleştiğini göstermişlerdir. Yirminci yüzyılda, kuantum mekaniğinin ilerlemesi, yerçekimi dışındaki ilk üç temel kuvvetin, maddenin (fermionların) ayar bozonu adı verilen sanal parçacıklar aracılığıyla etkileşiminin bir sonucu olduğunu ortaya koymuştur. Standart Model çerçevesinde, parçacık fiziğindeki bu kuvvetler arasındaki benzerlikler, bilim insanlarına elektrozayıf teoride zayıf ve elektromanyetik kuvvetlerin birleştirilmesini öngörmelerini sağlamış ve bu teori sonraki gözlemlerle doğrulanmıştır.
| Etkileşim/Özellik | Yerçekimi | Zayıf> (Elektrozayıf) | Elektromanyetik> (Elektrozayıf) | Güçlü> Temel | Güçlü> Kalıntı |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Uygulama Alanları: | Kütle - Enerji | Tat | Elektrik yükü | Renk yükü | Atom çekirdekleri |
| Etkilenen parçacık tipleri: | Genel | Kuarklar, Leptonlar | Elektriksel yüklü | Kuarklar, Gluonlar | Hadronlar |
| Taşıyıcı parçacıklar: | Graviton  (henüz tespit edilmedi) | W+ W− Z0 | γ | Gluonlar | Mezonlar |
| Kuarklar için güç değerlendirmesi: | 10-41 | 10-4 | 1 | 60 | Kuarklara uygulanamaz   |
| Proton/nötron güç mertebesi   | 10-36 | 10-7 | 1 | Hadronlara uygulanamaz   | 20 |
Temel etkileşimler > Yerçekimsel

Newton'ın yerçekimi yasası, uzaktan etkileşim olarak tanımlanabilir: Örneğin, Güneş gibi bir nesne, Dünya gibi başka bir nesneyi, aralarındaki uzaklığa bakılmaksızın etkileyebilir. Bu etkileşim, anlık bir nitelik taşır. Newton'un teorisine göre, herhangi bir cismin konumu değiştiğinde, diğer tüm cisimler tarafından hissedilen yerçekimi çekimleri aynı anda değişir. Albert Einstein, bu durumun özel görelilikle çeliştiğini ve etkilerin ışık hızından daha hızlı yayılamayacağı öngörüsüyle uyumsuz olduğunu belirtmiştir. Einstein, bu nedenle, göreliliğe uygun yeni bir yerçekimi teorisi geliştirilmesinin gerekliliğini vurgulamıştır.
Merkür'ün yörüngesi, Newton'ın yerçekimi yasalarıyla öngörülenin dışında bir seyir izlemekteydi. Bazı astrofizikçiler, bu anormalliği açıklayabilecek keşfedilmemiş bir gezegen (Vulcan) hipotezini ileri sürmüşlerdir. Einstein, genel görelilik teorisini geliştirirken Merkür'ün bu problemli yörüngesine yoğunlaşmış ve teorisinin, söz konusu farklılıkları açıklayabilecek bir düzeltme sağladığını tespit etmiştir. Bu bulgu, Newton'ın yerçekimi teorisinin kusurlu olduğunun ilk kez kanıtlandığı bir an olmuştur.
Genel görelilik, günümüze kadar yerçekimini en iyi açıklayan teori olarak kabul görmüştür. Bu teoriye göre, yerçekimi bir kuvvet olarak değerlendirilmez; aksine, yerçekimi alanlarında serbestçe hareket eden nesneler, kendi ataletleri doğrultusunda düz hatlar boyunca eğri uzay-zaman içerisinde yol alırlar – bu, iki uzay-zaman olayı arasındaki en kısa uzay-zaman yolculuğu olarak tanımlanır. Nesnenin bakış açısından bakıldığında, tüm hareketler, yerçekiminin hiçbir etkisi olmadığı gibi gerçekleşir. Ancak hareket geniş bir çerçeveden incelendiğinde, uzay-zamanın eğriliği gözlemlenebilir ve kuvvet, nesnenin eğimli yörüngesi üzerinden tespit edilir. Bu bağlamda, uzay-zamandaki düz çizgi yolu, uzayda eğri bir hat olarak algılanır ve bu, nesnenin balistik yörünge olarak adlandırılır. Örneğin, düzgün bir yerçekimi alanında yerden atılan bir basketbol topu, parabolik bir yörüngede hareket eder. Uzay-zaman yörüngesi neredeyse düz bir çizgidir ve az bir eğrilik gösterir (eğrilik yarıçapı birkaç ışık yılı seviyesindedir). Nesnenin ivme değişikliğinin zaman türevi, "yerçekimi kuvveti" olarak ifade edilir.
Temel etkileşimler > Elektromanyetizma

Maxwell denklemleri ve bu denklemlere dayalı olarak geliştirilen teknikler, elektrik ve manyetizma alanlarında kuvvetle ilgili geniş bir fiziksel fenomenler dizisini etkili bir şekilde açıklamaktadır. Bu klasik teori, zaten görelilik etkilerini barındırmaktadır. Temel parçacıklar arasında gerçekleşen kuantize elektromanyetik etkileşimlerin anlaşılması, kuantum elektrodinamiği (QED) ile mümkündür. QED içerisinde, fotonlar tüm elektromanyetik etkileşimleri, elektromanyetik kuvvet de dahil olmak üzere tanımlayan temel değişim parçacıkları olarak işlev görür.