Aké sú fyzické sily. Druhy síl

Existuje veľké množstvo pojmov pre „silu“. Používa sa v rôznych oblastiach vedy a života. Najrozsiahlejšia definícia je uvedená vo fyzike.

Definícia 1

Vo fyzike je sila mierou interakcie rôznych telies.

Všetky orgány v okolitom svete sa navzájom ovplyvňujú. Takáto interakcia je generovaná určitými silami. Tieto energetické procesy priamo súvisia:

so zmenou rýchlosti;
s deformáciou telies.

Silový vzorec tvorí určitý matematický model, podľa ktorého prebieha história štúdia závislosti sily na hlavných parametroch. Výsledkom výskumu by mali byť experimentálne dôkazy o existencii takéhoto vzťahu.

Force má v systéme SI svoju vlastnú jednotku merania. Na stanovenie tohto ukazovateľa sa používa špeciálne vedecké zariadenie. Najjednoduchším zariadením na meranie sily je dynamometer.

Toto zariadenie porovnáva silu, ktorá pôsobí na telo, so silou pružiny nastavenou v silomere.

Sila je vektorová veličina a je určená:

bod aplikácie;
smer pôsobenia;
absolútna hodnota.

Definícia 2

Sila 1 newton (N) je sila, pod ktorou teleso s hmotnosťou 1 kilogram zmení svoju rýchlosť za 1 sekundu o 1 meter.

Pri opise sily sú jej parametre povinné.

Sila tlaku

Existuje niekoľko typov interakcií, ktoré majú prírodný pôvod:

gravitačná interakcia;
elektromagnetické interakcie;
slabé a silné interakcie.

Obklopujú každé telo, ktoré má hmotu. Gravitácia je gravitačná sila vrátane jej odrôd. V súčasnosti sa interakcia gravitačných polí vo vesmíre aktívne študuje a výskum zatiaľ nebol schopný poskytnúť presné odpovede na mnohé otázky, vrátane tých, ktoré sa týkajú povahy vzniku a existencie týchto síl. Zdroj globálneho poľa sa zatiaľ nenašiel, je však známe, že významná časť gravitačných síl vzniká elektromagnetickou interakciou na atómovej úrovni. Ako viete, všetky látky sú zložené z atómov a molekúl. Táto skutočnosť sa stala základom všetkého moderného výskumu v tejto oblasti.

Gravitačné sily vyvíjajú tlak, keď telesá interagujú s povrchom Zeme. Sila tlaku je určená hmotnosťou telesa (m) a je možné ju vidieť vo vzorci $ P \u003d mg $, kde g je gravitačné zrýchlenie. Táto hodnota má rôzne ukazovatele v rôznych zemepisných šírkach planéty.

Vertikálna tlaková sila je rovnaká v absolútnej hodnote, ale oproti smeru elastickej sily. V takom prípade sa vzorec sily zmení na základe pohybu tela.

Telesná hmotnosť sa zvyčajne predstavuje ako pôsobenie tela na podložku po interakcii so Zemou. Množstvo telesnej hmotnosti závisí od zrýchlenia pohybu, ku ktorému dochádza vo zvislom smere. Nárast hmotnosti sa pozoruje pri zmene smeru zrýchlenia. Mal by pôsobiť opačným smerom ako je gravitačné zrýchlenie. Pokles hmotnosti sa pozoruje pri zrýchlení tela. Musí zodpovedať smeru voľného pádu.

Elastická sila

Pri deformácii tvaru tela sa objaví ďalšia sila. Je zameraný na uvedenie tela do pôvodného stavu. Elastická sila môže vzniknúť z elektrickej interakcie častíc. Deformácie sú dva hlavné typy: kompresia a napätie. Pri natiahnutí sa lineárne rozmery tela zväčšujú. Kompresia je charakterizovaná opačným procesom, počas ktorého sa pozoruje pokles lineárnych rozmerov tela.

Vzorec elastickej sily je nasledovný:

Používa sa iba na procesy elastickej deformácie.

Interakcia magnetického poľa s prúdom

Ampérov zákon popisuje vplyv magnetického poľa na vodič prenášajúci prúd, ktorý je v ňom umiestnený.

Silové prejavy sú spôsobené interakciou magnetického poľa a elektrického náboja v pohybe.

Ampérová sila je určená vzorcom:

$ I $ je prúd vo vodiči,
$ l $ - dĺžka aktívnej časti vodiča,
$ B $ - magnetická indukcia.

Táto závislosť naznačuje, že vektor pôsobenia magnetického poľa sa mení pri otáčaní vodiča, ako aj pri zmene smeru prúdu.

Lorentzova sila

Pri štúdiu elementárnych častíc sa aktívne využívajú údaje zo spektrografov, kde sa zaznamenáva úroveň interakcie magnetického poľa s nábojom. V takomto procese vzniká iná sila, ktorú Lorentz charakterizoval pomocou svojej rovnice. Nastáva, keď nabitá častica vstúpi do magnetického poľa, ktoré sa pohybuje určitou rýchlosťou.

Lorentzova sila je určená vzorcom v tvare:

$ F \u003d vBqsinα $, kde:

$ v $ - modul rýchlosti častíc,
$ B $ - magnetická indukcia poľa,
$ q $ je elektrický náboj skúmanej častice.

Táto sila spôsobuje pohyb nabitej častice v kruhu.

Interakcia magnetického poľa a hmoty sa využíva v cyklotrónoch, kde sa pokúšajú vyvolať termonukleárnu reakciu, stále však neexistuje efektívny spôsob, ako vytvoriť nový zdroj energie.

Súčasná sila a pracovná sila

Definícia 3

Sila prúdu je hlavná veličina, ktorá charakterizuje tok prúdu vo vodiči.

Vzorec $ I \u003d q / t $, kde $ q $ je náboj, $ t $ je čas toku, zahŕňa náboj pretekajúci za jednotku času prierezom vodiča.

Silová práca sa nazýva fyzikálna veličina, ktorá sa svojím číselným zložením rovná súčinu sily a posunu. Musí sa to dosiahnuť expozíciou. Silné pôsobenie na látku sprevádza výkon práce.

Sila práce je vyjadrená nasledujúcim vzorcom $ A \u003d FScosα $, ktorý zahŕňa veľkosť sily. Samotné pôsobenie tela nastáva pri zmene rýchlosti tela, ako aj pri možnej deformácii. To znamená, že dochádza k súčasným zmenám energie. Sila práce je v priamej úmere s jej veľkosťou.

Najskôr uveďme definície najzákladnejších síl, z ktorých vychádza interakcia.

Gravitácia. Ide o konštantnú silu pôsobiacu na akékoľvek teleso v blízkosti zemského povrchu. Modul gravitácie sa rovná telesnej hmotnosti.

Skúsenosti ukazujú, že pri pôsobení gravitácie má každé teleso vo voľnom páde na Zem (z nízkej nadmorskej výšky a vo vzdušnom priestore) rovnaké zrýchlenie, ktoré sa nazýva zrýchlenie voľného pádu a niekedy aj gravitačné zrýchlenie:

Alebo (4,7)

Tieto rovnosti umožňujú so znalosťou hmotnosti telesa určiť jeho hmotnosť (modul gravitačnej sily pôsobiacej na neho) alebo so znalosťou hmotnosti telesa určiť jeho hmotnosť. Telesná hmotnosť alebo gravitácia sa podobne ako veľkosť mení so zemepisnou šírkou a nadmorskou výškou; hmotnosť je pre dané telo konštantná.

Trecia sila. Stručne teda nazveme klznú treciu silu pôsobiacu (pri absencii tekutého maziva) na teleso pohybujúce sa po povrchu. Jeho modul je určený rovnosťou:

kde f - koeficient trenia, ktorý sa bude považovať za konštantný; - normálna lisovacia sila trecích plôch. Podrobnejšie sa pôsobeniu trecích síl venuje kapitola „Statika“.

Sila gravitačnej príťažlivosti. To je sila, s ktorou sú dve hmotné telá navzájom priťahované podľa zákona univerzálnej gravitácie objaveného Newtonom. Tiažová sila závisí od vzdialenosti a pre dva hmotné body s hmotnosťami m 1 a m 2na diaľku r navzájom vyjadrené rovnosťou:

kde je gravitačná konštanta (v SI γ \u003d 6,673-10 -11 m 3 / kgf 2).

Sila interakcie dvoch bodových nábojov vo vákuu (Coulombova sila) je priamo úmerná súčinu nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi:

kde k - koeficient proporcionality v závislosti od systému jednotiek,

(v SI k - 9,0 10 9 N * m 2 / Cl 2)

Sila pružnosti. Táto sila závisí aj od vzdialenosti. Jeho hodnotu je možné určiť na základe Hookeovho zákona, podľa ktorého je napätie (sila na jednotku plochy) úmerné deformácii. Hodnota sily pružiny je najmä:

kde ja - predĺženie (alebo stlačenie) pružiny; od - takzvaný koeficient tuhosti pružiny (v SI sa meria v N / m).

Viskózna trecia sila. Takáto sila, v závislosti od rýchlosti, pôsobí na telo, keď sa pohybuje pomaly vo veľmi viskóznom prostredí (alebo v prítomnosti tekutého maziva), a dá sa vyjadriť rovnosťou:

kde v - rýchlosť tela; m- koeficient odporu.

Závislosť tohto typu je možné získať na základe zákona viskózneho trenia objaveného Newtonom.

Sila aerodynamického (hydrodynamického) odporu. Táto sila závisí aj od rýchlosti a pôsobí na telo pohybujúce sa v médiu, ako je vzduch alebo voda. Jeho hodnota je zvyčajne vyjadrená rovnosťou:

R \u003d 0,5 s x ρSV 2, (4.13)

kde ρ - hustota média; S - projekčná plocha tela do roviny kolmej na smer pohybu (stredná časť); s x -bezrozmerný súčiniteľ odporu vzduchu, zvyčajne stanovený experimentálne a v závislosti od tvaru tela a jeho orientácie počas pohybu; V. - rýchlosť tela.

Všetko, čo sa deje v našom svete, je dôsledkom vplyvu určitých síl vo fyzike. A každý z nich sa budete musieť naučiť, ak nie v škole, tak určite v ústave.

Môžete sa ich samozrejme pokúsiť zapamätať. Bude to však oveľa rýchlejšie, zábavnejšie a zaujímavejšie, len uvedomiť si podstatu každej fyzickej sily pri jej interakcii s prostredím.

Sily v prírode a základné interakcie

Existuje veľa síl. Archimedova sila, gravitačná sila, ampérová sila, Lorentzova sila, Coreolisova sila, valivá trecia sila V skutočnosti je nemožné naučiť sa všetky sily, pretože nie všetky sú stále otvorené. Ale to je tiež veľmi dôležité - bez výnimky môžu byť všetky nám známe sily redukované na prejav tzv základné fyzikálne interakcie.

V prírode existujú 4 základné fyzické interakcie. Presnejšie by bolo povedať, že ľudia poznajú 4 základné interakcie a v súčasnosti sa žiadne ďalšie interakcie nenašli. Aké sú to interakcie?

Gravitačná interakcia
Elektromagnetická interakcia
Silná interakcia
Slabá interakcia

Gravitácia je teda prejavom gravitačnej interakcie. Väčšina mechanických síl (trecia sila, pružná sila) je výsledkom elektromagnetickej interakcie. Silná interakcia drží nukleóny atómového jadra pohromade, čím zabraňuje jeho rozpadu. Slabá interakcia núti voľné elementárne častice rozpadať. V takom prípade sa kombinujú elektromagnetické a slabé interakcie elektroslabá interakcia.

Možná piata základná interakcia (po objave higgsov bozón) sa volajú higgsovo pole... Ale v tejto oblasti bolo všetko študované tak málo, že sa nebudeme ponáhľať k záverom, ale skôr čakáme na to, čo nám povedia vedci z CERNu.

Existujú dva spôsoby, ako sa naučiť fyzikálne zákony.

Prvý - hlúpo sa učiť významy, definície, vzorce. Významnou nevýhodou tejto metódy je, že je nepravdepodobné, že by pomohla odpovedať na ďalšie otázky učiteľa. Existuje ešte jedna dôležitá nevýhoda tejto metódy - keď sa takto naučíte, nedostanete to najdôležitejšie: porozumenie. Vďaka tomu vám zapamätanie pravidla / vzorca / zákona alebo čokoľvek iného umožňuje, získať iba krehké, krátkodobé vedomosti o danej téme.

Druhá cesta - porozumenie študovaného materiálu. Je však také ľahké pochopiť, čo je (podľa vás) nemožné pochopiť?

Áno, existuje riešenie tohto strašne zložitého, ale riešiteľného problému! Tu je niekoľko spôsobov, ako sa naučiť všetky sily vo fyzike (a všeobecne v akomkoľvek inom predmete):

Na vedomie!

Je dôležité pamätať si a poznať všetky fyzické sily (dobre, alebo sa naučiť celý ich zoznam vo fyzike), aby ste predišli trápnym nedorozumeniam. Pamätajte, že telesná hmotnosť nie je jej hmotnosť, ale miera jeho zotrvačnosti. Napríklad v podmienkach beztiaže nemajú telá žiadnu váhu, pretože tam nie je žiadna gravitácia. Ak ale chcete pohybovať telom v nulovej gravitácii, budete ho musieť ovplyvniť určitou silou. A čím vyššia je telesná hmotnosť, tým viac sily budete musieť použiť.

Ak si dokážete predstaviť, ako sa môže váha človeka meniť v závislosti na voľbe planéty, budete schopní rýchlo pochopiť pojem gravitačná sila, s pojmami hmotnosť a hmotnosť, sila zrýchlenia a ďalšie fyzické sily. Toto porozumenie prinesie so sebou logické vedomie ďalších prebiehajúcich procesov a vo výsledku si nemusíte ani pamätať nepochopiteľný materiál - môžete si ho pamätať pri postupe. Stačí len pochopiť podstatu.

Aby sme pochopili elektromagnetický efekt, bude stačiť jednoducho pochopiť, ako prúd preteká vodičom a aké polia sa v tomto prípade tvoria, ako tieto polia vzájomne pôsobia. Zvážte to na najjednoduchších príkladoch a nebude pre vás ťažké pochopiť princípy fungovania elektromotora, princípy horenia žiarovky atď.

Učiteľovi bude v prvom rade záležať na tom, ako dobre rozumieš študovanému materiálu. A nie je také dôležité, či si všetky vzorce pamätáte naspamäť. A v prípade riešenia kontroly, laboratória, úloh, praktickej práce alebo nákupu RGR vám môžu kedykoľvek pomôcť naši špecialisti, ktorého sila spočíva v znalostiach a dlhoročných praktických skúsenostiach!

Gravitačné sily (gravitačné sily).

V referenčnom rámci spojenom so Zemou pôsobí sila na každé teleso s hmotnosťou m:, ktoré sa nazýva gravitačná sila - sila, ktorou je teleso priťahované k Zemi. Pod pôsobením gravitačnej sily na Zem padajú všetky telesá s rovnakým zrýchlením, ktoré sa nazýva gravitačné zrýchlenie.

Telesná hmotnosť - nazývaná sila, s ktorou teleso v dôsledku gravitácie k Zemi pôsobí na podperu alebo ťahá závesnú niť.

Pôsobí vždy gravitačná sila a váha sa prejaví až vtedy, keď na telo pôsobia okrem gravitačnej sily aj ďalšie sily. Tiažová sila sa rovná hmotnosti telesa iba v prípade, keď sa zrýchlenie telesa voči Zemi rovná nule. V opačnom prípade, kde je zrýchlenie tela s podporou vo vzťahu k Zemi. Ak sa teleso voľne pohybuje v gravitačnom poli, potom sa váha rovná nule, t.j. telo bude beztiažové.

Beztiažový stav - ide o stav tela, v ktorom sa pohybuje iba pod vplyvom gravitácie.

Pružné sily vznikajú v dôsledku vzájomného pôsobenia tiel sprevádzaných ich deformáciou.

Elastická sila je úmerná posunutiu častice z rovnovážnej polohy a smeruje do rovnovážnej polohy:

kde je polomerový vektor charakterizujúci posunutie častice z rovnovážnej polohy, je pružnosť. Príkladom takejto sily je elastická sila deformácie pružiny pod napätím alebo stlačením.

Klzná trecia sila nastane, keď dané telo skĺzne po povrchu iného:

kde k - koeficient klzného trenia v závislosti od povahy a stavu kontaktných plôch; N je normálna tlaková sila, ktorá navzájom tlačí trecie povrchy.

Trecia sila je vedená tangenciálne k trecím plochám v smere opačnom k \u200b\u200bpohybu tohto telesa voči druhému.

§ 13. Energia. Práca a sila

EnergieJe univerzálnym meradlom rôznych foriem pohybu a interakcie. S rôznymi formami energie sú spojené rôzne formy energie: mechanické, tepelné, elektromagnetické, jadrové atď.

Zmena mechanického pohybu a energie tela nastáva v procese silnej interakcie tohto tela s inými telesami. Kvantitatívne charakterizovať tento proces v mechanike je predstavený koncept práce vykonanej silou.

Obrázok 13.1

Ak je uvažovaná sila konštantná a teleso, na ktoré je aplikovaná, sa pohybuje translačne a priamočiaro, potom sa práca vykonaná silou, keď teleso prejde dráhu, nazýva hodnota

kde a -uhol medzi silou a smerom pohybu tela.

Obrázok 13.2

Jobje skalárna hodnota. Ak vektor sily a vektor posunu zvierajú ostrý uhol, t.j. , potom, ak, potom, t.j. sila pôsobiaca kolmo na posunutie telesa nevykonáva prácu.

Všeobecne sa telo môže pohybovať ľubovoľným, pomerne zložitým spôsobom (obrázok 13.2). Vyberme elementárny úsek cesty dS, na ktorom možno silu považovať za konštantnú a posun je priamočiary. Základné práce na tomto webe sú

Celková práca na ceste je určená integrálom

Pracovná jednotka - joule ( J) - práca vykonaná silou 1N na dráhe 1m: 1J-1Ns.

Obrázok 13.3

Sila pôsobiaca na hmotný bod sa nazýva konzervatívna alebo potenciálna, ak práca vykonaná touto silou pri presune tohto bodu z ľubovoľnej polohy 1 do inej 2 nezávisí od trajektórie, po ktorej tento pohyb prebiehal:

Zmena smeru pohybu bodu pozdĺž trajektórie na opačnú stranu spôsobí zmenu znamienka konzervatívnej sily, pretože hodnota zmení svoje znamienko. Preto napríklad pri pohybe hmotného bodu pozdĺž uzavretej trajektórie 1- a-2- b-1 , práca konzervatívnej sily je nulová.

Príkladom konzervatívnych síl sú sily univerzálnej gravitácie, elastické sily, sily elektrostatickej interakcie nabitých telies. Pole, ktorého pôsobenie síl na pohyb hmotného bodu po ľubovoľnej uzavretej trajektórii sa rovná nule, sa nazýva potenciálne.

Na charakterizáciu rýchlosti práce je predstavený koncept moc... Sila sa rovná skalárnemu súčinu vektora sily vektorom rýchlosti, s ktorou sa pohybuje bod pôsobenia tejto sily.

Jednotkou výkonu je watt (W): 1 W je výkon, pri ktorom sa počas 1 s vykoná 1 J práce: \u003d 1 W \u003d 1 J / s.

Slovo „moc“ je také rozsiahle, že je takmer nemožné dať mu jasnú predstavu. Rozmanitosť od svalovej sily po duševnú silu nepokrýva celé spektrum pojmov v nej obsiahnutých. Sila, ktorá sa považuje za fyzickú veličinu, má jasne definovaný význam a definíciu. Vzorec sily stanovuje matematický model: závislosť sily od hlavných parametrov.

História štúdia síl zahŕňa stanovenie závislosti na parametroch a experimentálny dôkaz závislosti.

Sila vo fyzike

Sila je mierou interakcie tiel. Vzájomné pôsobenie telies na seba navzájom úplne popisuje procesy spojené so zmenou rýchlosti alebo deformácie telies.

Ako fyzikálna veličina má sila jednotku merania (v sústave SI - Newton) a zariadenie na jej meranie - dynamometer. Princíp činnosti merača výkonu je založený na porovnaní sily pôsobiacej na telo s pružnou silou pružiny dynamometra.

Pri sile 1 Newton sa použije sila, pri ktorej pôsobení teleso s hmotnosťou 1 kg zmení svoju rýchlosť o 1 m za 1 sekundu.

Sila určená:

smer pôsobenia;
bod aplikácie;
modul, absolútna hodnota.

Pri opise interakcie musia byť uvedené tieto parametre.

Typy prírodných interakcií: gravitačné, elektromagnetické, silné, slabé. Gravitačná univerzálna gravitácia svojho druhu - gravitácia) existuje v dôsledku vplyvu gravitačných polí obklopujúcich akékoľvek teleso s hmotnosťou. Štúdium gravitačných polí ešte nie je ukončené. Zatiaľ nie je možné nájsť zdroj poľa.

Väčšia séria síl vzniká v dôsledku elektromagnetickej interakcie atómov, ktoré tvoria látku.

Sila tlaku

Pri interakcii tela so Zemou vyvíja tlak na povrch. Sila, ktorá má formu: P \u003d mg, je určená hmotnosťou tela (m). Zrýchlenie voľného pádu (g) \u200b\u200bmá v rôznych zemepisných šírkach Zeme rôzne významy.

Vertikálna tlaková sila je rovnaká a opačná v smere k elastickej sile pôsobiacej v podpore. V takom prípade sa silový vzorec mení v závislosti od pohybu tela.

Zmeny telesnej hmotnosti

Pôsobenie tela na podperu v dôsledku jeho interakcie so Zemou sa často nazýva telesná hmotnosť. Je zaujímavé, že množstvo telesnej hmotnosti závisí od zrýchlenia pohybu vo zvislom smere. Keď je smer zrýchlenia opačný ako gravitačné zrýchlenie, pozoruje sa nárast hmotnosti. Ak sa zrýchlenie tela zhoduje so smerom voľného pádu, potom sa hmotnosť tela znižuje. Napríklad v stúpajúcom výťahu človek na začiatku výstupu na chvíľu pocíti zvýšenie hmotnosti. Nie je potrebné tvrdiť, že sa jej hmotnosť mení. Zároveň oddeľujeme pojmy „telesná hmotnosť“ a jej „hmotnosť“.

Elastická sila

Keď sa zmení tvar tela (jeho deformácia), objaví sa sila, ktorá má tendenciu vrátiť telu pôvodný tvar. Táto sila dostala názov „elastická sila“. Vzniká v dôsledku elektrickej interakcie častíc, ktoré tvoria telo.

Zvážte najjednoduchšiu deformáciu: napätie a stlačenie. Strečing je sprevádzaný zväčšením lineárnych rozmerov tiel, stláčaním - ich zmenšením. Množstvo charakterizujúce tieto procesy sa nazýva predĺženie tela. Vymenujme to „x“. Vzorec elastickej sily priamo súvisí s predĺžením. Každé telo, ktoré prechádza deformáciou, má svoje vlastné geometrické a fyzikálne parametre. Závislosť elastickej odolnosti proti deformácii od vlastností tela a materiálu, z ktorého je vyrobená, je určená koeficientom pružnosti, nazvime to tuhosť (k).

Matematický model elastickej interakcie popisuje Hookeov zákon.

Sila vznikajúca pri deformácii tela smeruje proti smeru posunu jednotlivých častí tela a je priamo úmerná jeho predĺženiu:

F y \u003d -kx (vo vektorovom zápise).

Značka „-“ označuje opačný smer deformácie a sily.

Neexistuje žiadne negatívne znamenie v skalárnej podobe. Sila pružnosti, ktorej vzorec má nasledujúci tvar F y \u003d kx, sa používa iba pre elastické deformácie.

Interakcia magnetického poľa s prúdom

Je popísaný vplyv magnetického poľa na jednosmerný prúd. V tomto prípade sa sila, s ktorou magnetické pole pôsobí na vodič, do ktorého je vložený prúd, nazýva Ampérova sila.

Interakcia magnetického poľa s spôsobuje silný prejav. Ampérová sila, ktorej vzorec má tvar F \u003d IBlsinα, závisí od (B), dĺžky aktívnej časti vodiča (l), (I) vo vodiči a uhla medzi smerom prúdu a magnetickou indukciou.

Vďaka druhej závislosti je možné tvrdiť, že vektor pôsobenia magnetického poľa sa môže meniť pri otáčaní vodiča alebo pri zmene smeru prúdu. Pravidlo ľavej ruky vám umožňuje určiť smer akcie. Ak je ľavá ruka umiestnená tak, že vektor magnetickej indukcie vstupuje do dlane, štyri prsty sú nasmerované pozdĺž prúdu vo vodiči, potom palec ohnutý o 90 ° ukáže smer magnetického poľa.

Využitie tohto efektu ľudstvom sa našlo napríklad v elektrických motoroch. Otáčanie rotora je spôsobené magnetickým poľom vytvoreným silným elektromagnetom. Vzorec sily umožňuje posúdiť možnosť zmeny výkonu motora. S nárastom sily prúdu alebo poľa sa zvyšuje krútiaci moment, čo vedie k zvýšeniu výkonu motora.

Dráhy častíc

Interakcia magnetického poľa s nábojom sa široko využíva v hmotnostných spektrografoch na štúdium elementárnych častíc.

V takom prípade pôsobenie poľa spôsobí vznik sily zvanej Lorentzova sila. Keď nabitá častica pohybujúca sa určitou rýchlosťou vstupuje do magnetického poľa, ktorého vzorec má tvar F \u003d vBqsinα, spôsobuje pohyb častice v kruhu.

V tomto matematickom modeli v je modul rýchlosti častíc, ktorého elektrický náboj je q, B je magnetická indukcia poľa, α je uhol medzi smermi rýchlosti a magnetickou indukciou.

Častica sa pohybuje v kruhu (alebo oblúku v kruhu), pretože sila a rýchlosť sú navzájom smerované v uhle 90 °. Zmena smeru lineárnej rýchlosti spôsobí, že sa objaví zrýchlenie.

Pravidlo ľavej ruky, diskutované vyššie, platí aj pri štúdiu Lorentzovej sily: ak je ľavá ruka umiestnená tak, že vektor magnetickej indukcie vstupuje do dlane, štyri prsty predĺžené v jednej línii sú nasmerované pozdĺž rýchlosti kladne nabitej častice, potom sú ohnuté o 90 ° palec bude ukazovať smer sily.

Problémy s plazmou

Interakcia magnetického poľa a hmoty sa využíva v cyklotrónoch. Problémy spojené s laboratórnymi štúdiami plazmy neumožňujú jej uchovávanie v uzavretých nádobách. Vysoká môže existovať iba pri vysokých teplotách. Plazmu je možné udržiavať na jednom mieste v priestore pomocou magnetických polí, ktoré krútia plyn vo forme prstenca. Kontrolované sa dajú študovať aj skrútením vysokoteplotnej plazmy do vlákna pomocou magnetických polí.

Príkladom účinku magnetického poľa v prírodných podmienkach na ionizovaný plyn je Aurora Borealis. Táto majestátna podívaná je pozorovaná v polárnom kruhu vo výške 100 km nad zemským povrchom. Záhadná farebná žiara plynu bola vysvetlená až v dvadsiatom storočí. Zemské magnetické pole v blízkosti pólov nemôže zabrániť prieniku slnečného vetra do atmosféry. Najaktívnejšie žiarenie smerujúce pozdĺž línií magnetickej indukcie spôsobuje ionizáciu atmosféry.

Fenomény pohybu náboja

Historicky je hlavnou veličinou, ktorá charakterizuje tok prúdu vo vodiči, sila prúdu. Je zaujímavé, že tento koncept nemá nič spoločné so silou vo fyzike. Sila prúdu, ktorej vzorec obsahuje náboj prúdiaci za jednotku času prierezom vodiča, má formu:

I \u003d q / t, kde t je čas toku náboja q.

V skutočnosti je silou prúdu výška poplatku. Jeho jednotka merania je Ampér (A), na rozdiel od N.

Definícia pracovnej sily

Silné pôsobenie na látku sprevádza výkon práce. Sila práce je fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná súčinu sily a posunu prechádzajúceho pri jeho pôsobení a kosínusu uhla medzi smermi sily a posunu.

Hľadaná silová práca, ktorej vzorec má tvar A \u003d FScosα, obsahuje veľkosť sily.

Pôsobenie tela je sprevádzané zmenou rýchlosti tela alebo deformáciou, čo naznačuje súčasné zmeny energie. Silová práca priamo závisí od hodnoty.