อะไรคือจุดแข็งทางกายภาพ ประเภทของกองกำลัง

"ความแข็งแกร่ง" มีหลากหลายแนวคิด ใช้ในวิทยาศาสตร์และชีวิตหลายแขนง คำจำกัดความที่กว้างขวางที่สุดมีให้ในฟิสิกส์

คำจำกัดความ 1

ในทางฟิสิกส์แรงเป็นการวัดปฏิสัมพันธ์ของร่างกายต่างๆ

ร่างกายทั้งหมดในโลกรอบข้างมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน ปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวสร้างขึ้นโดยกองกำลังบางอย่าง กระบวนการไฟฟ้าเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรง:

• ด้วยการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
• ด้วยการเปลี่ยนรูปของร่างกาย

สูตรแรงสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์บางอย่างตามประวัติศาสตร์ของการศึกษาการพึ่งพาแรงกับพารามิเตอร์หลักที่เกิดขึ้น ผลการวิจัยควรเป็นหลักฐานการทดลองเกี่ยวกับการมีอยู่ของความสัมพันธ์ดังกล่าว

Force มีหน่วยวัดของตัวเองในระบบ SI ในการกำหนดตัวบ่งชี้นี้จะใช้อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์พิเศษ อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดสำหรับการวัดแรงคือไดนาโมมิเตอร์

อุปกรณ์นี้เปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อร่างกายกับแรงยืดหยุ่นของสปริงที่ตั้งไว้ในมาตรวัดแรง

Force เป็นปริมาณเวกเตอร์และกำหนดโดย:

• จุดสมัคร;
• ทิศทางการดำเนินการ
• ค่าสัมบูรณ์

คำจำกัดความ 2

แรง 1 นิวตัน (N) คือแรงที่ร่างกาย 1 กิโลกรัมเปลี่ยนแปลงความเร็วของตัวเอง 1 เมตรในหนึ่งวินาที

เมื่ออธิบายถึงแรงพารามิเตอร์เป็นสิ่งจำเป็น

แรงกด

มีปฏิสัมพันธ์หลายประเภทที่มีต้นกำเนิดตามธรรมชาติ:

• ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง
• ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
• ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอและแข็งแกร่ง

พวกมันล้อมรอบร่างกายที่มีมวล แรงโน้มถ่วงคือแรงโน้มถ่วงรวมถึงพันธุ์ของมันด้วย ในปัจจุบันปฏิสัมพันธ์ของสนามโน้มถ่วงในจักรวาลกำลังได้รับการศึกษาอย่างจริงจังและการวิจัยยังไม่สามารถให้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับคำถามมากมายรวมถึงคำถามที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของการเกิดและการดำรงอยู่ของกองกำลังดังกล่าว ยังไม่พบแหล่งที่มาของสนามโลก แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าส่วนสำคัญของแรงโน้มถ่วงเกิดจากปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับอะตอม ดังที่คุณทราบสสารทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุล ข้อเท็จจริงนี้ได้กลายเป็นพื้นฐานของการวิจัยสมัยใหม่ทั้งหมดในพื้นที่นี้

แรงโน้มถ่วงจะออกแรงกดดันเมื่อร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก แรงกดดันถูกกำหนดโดยมวลของร่างกาย (m) และสามารถเห็นได้ในสูตร $ P \u003d mg $ โดยที่ g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วง ค่านี้มีตัวบ่งชี้ที่แตกต่างกันในละติจูดที่แตกต่างกันของดาวเคราะห์

แรงกดในแนวดิ่งมีค่าสัมบูรณ์เท่ากัน แต่ตรงข้ามกับทิศทางของแรงยืดหยุ่น ในกรณีนี้สูตรแรงจะเปลี่ยนไปตามการเคลื่อนไหวของร่างกาย

โดยปกติน้ำหนักตัวจะแสดงเป็นการกระทำของร่างกายบนส่วนรองรับหลังการโต้ตอบกับโลก ปริมาณน้ำหนักตัวขึ้นอยู่กับความเร่งของการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นในแนวตั้ง การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักจะสังเกตได้เมื่อทิศทางของความเร่งเปลี่ยนไป มันควรทำในทิศทางตรงกันข้ามกับความเร่งของแรงโน้มถ่วง น้ำหนักจะลดลงเมื่อร่างกายถูกเร่งความเร็ว ต้องตรงกับทิศทางของการตกอย่างอิสระ

แรงยืดหยุ่น

เมื่อรูปร่างของร่างกายผิดรูปไปแรงอื่นก็ปรากฏขึ้น มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ร่างกายกลับคืนสู่สภาพเดิม แรงยืดหยุ่นสามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าของอนุภาค การเปลี่ยนรูปเป็นสองประเภทหลัก: การบีบอัดและความตึงเครียด เมื่อยืดออกขนาดเชิงเส้นของร่างกายจะเพิ่มขึ้น การบีบอัดเป็นลักษณะของกระบวนการตรงกันข้ามในระหว่างที่สังเกตเห็นการลดลงของขนาดเชิงเส้นของร่างกาย

สูตรแรงยืดหยุ่นมีดังนี้:

ใช้สำหรับกระบวนการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเท่านั้น

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับกระแส

กฎของแอมแปร์อธิบายถึงผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อตัวนำกระแสไฟฟ้าที่วางอยู่ในนั้น

อาการแสดงพลังเกิดจากปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่

แรงแอมแปร์ถูกกำหนดโดยสูตร:

• $ I $ เป็นกระแสในตัวนำ
• $ l $ - ความยาวของส่วนที่ใช้งานของตัวนำ
• $ B $ - การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

การพึ่งพานี้ชี้ให้เห็นว่าเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไปเมื่อตัวนำหมุนเช่นเดียวกับเมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไป

ลอเรนซ์แรง

ในการศึกษาอนุภาคมูลฐานจะมีการใช้ข้อมูลสเปกโตรกราฟฟิคซึ่งมีการบันทึกระดับปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับประจุ ในกระบวนการดังกล่าวมีกองกำลังอื่นเกิดขึ้นซึ่งลอเรนซ์ใช้สมการของเขา เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุเข้าสู่สนามแม่เหล็กซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง

แรงลอเรนซ์ถูกกำหนดโดยสูตรในรูปแบบ:

$ F \u003d vBqsinα $ โดยที่:

• $ v $ - โมดูลความเร็วอนุภาค
• $ B $ - การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนาม
• $ q $ คือประจุไฟฟ้าของอนุภาคที่อยู่ระหว่างการศึกษา

แรงนี้ทำให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เป็นวงกลม

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและสสารถูกใช้ในไซโคลตรอนซึ่งพวกมันพยายามให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ แต่ก็ยังไม่มีอยู่จริง วิธีที่มีประสิทธิภาพ สร้างแหล่งพลังงานใหม่

กำลังและกำลังทำงานในปัจจุบัน

คำจำกัดความ 3

ความแรงของกระแสคือปริมาณหลักที่กำหนดลักษณะการไหลของกระแสในตัวนำ

สูตร $ I \u003d q / t $ โดยที่ $ q $ คือค่าใช้จ่าย $ t $ คือเวลาการไหลรวมถึงการไหลของประจุต่อหน่วยเวลาผ่านส่วนตัดขวางของตัวนำ

งานของแรงเรียกว่าปริมาณทางกายภาพซึ่งในแง่ขององค์ประกอบตัวเลขเท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัด ต้องประสบความสำเร็จจากการสัมผัส การกระทำที่รุนแรงกับสารจะมาพร้อมกับประสิทธิภาพของงาน

แรงในการทำงานแสดงโดยสูตรต่อไปนี้ $ A \u003d FScosα $ ซึ่งรวมถึงขนาดของแรงด้วย การกระทำของร่างกายเกิดขึ้นเมื่อความเร็วของร่างกายเปลี่ยนไปเช่นเดียวกับการเสียรูปที่อาจเกิดขึ้น นั่นหมายความว่ามีการเปลี่ยนแปลงพลังงานพร้อมกัน งานของกำลังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของมัน

ก่อนอื่นให้เราให้คำจำกัดความของกองกำลังพื้นฐานที่สุดที่เป็นรากฐานของปฏิสัมพันธ์

แรงโน้มถ่วง นี่คือแรงคงที่ที่กระทำต่อร่างกายใด ๆ ที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก โมดูลัสของแรงโน้มถ่วงเท่ากับน้ำหนักตัว

ประสบการณ์ได้พิสูจน์แล้วว่าภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงร่างกายใด ๆ ที่ตกลงสู่พื้นโลกอย่างอิสระ (จากที่สูงต่ำและในพื้นที่ไม่มีอากาศ) มีความเร่งเท่ากันเรียกว่าการเร่งความเร็วของการตกอย่างอิสระและบางครั้งความเร่งของแรงโน้มถ่วง

หรือ . (4.7)

ความเท่าเทียมกันเหล่านี้ทำให้สามารถรู้มวลของร่างกายเพื่อกำหนดน้ำหนักของมัน (โมดูลัสของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมัน) หรือการรู้น้ำหนักของร่างกายเพื่อกำหนดมวลของมัน น้ำหนักตัวหรือแรงโน้มถ่วงเช่นขนาดเปลี่ยนแปลงตามละติจูดและระดับความสูง มวลคงที่สำหรับร่างกายที่กำหนด

แรงเสียดทาน. ดังนั้นเราจะเรียกสั้น ๆ ว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อนที่กระทำ (ในกรณีที่ไม่มีน้ำมันหล่อลื่นเหลว) บนร่างกายที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิว โมดูลัสของมันถูกกำหนดโดยความเท่าเทียมกัน:

ที่ไหน ฉ - ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานซึ่งจะถือว่าคงที่ - ความแข็งแรงปกติ กดถูพื้นผิว ในรายละเอียดเพิ่มเติมจะกล่าวถึงการกระทำของแรงเสียดทานในบท "สถิตยศาสตร์"

แรงดึงดูดของโลก นี่คือแรงที่วัตถุสองชิ้นถูกดึงดูดเข้าหากันตามกฎของความโน้มถ่วงสากลที่นิวตันค้นพบ แรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับระยะทางและสำหรับจุดวัสดุสองจุดที่มีมวล ม. 1 และ ม. 2ในระยะไกล ร จากกันแสดงออกโดยความเท่าเทียมกัน:

ค่าคงที่ความโน้มถ่วงอยู่ที่ไหน (ใน SI γ \u003d 6.673-10 -11 ม. 3 / kgf 2)

แรงปฏิสัมพันธ์ของประจุสองจุด ในสุญญากาศ (แรงคูลอมบ์) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของประจุและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกเขา:

ที่ไหน k - ค่าสัมประสิทธิ์ของสัดส่วนขึ้นอยู่กับระบบของหน่วย

(ใน SI k - 9.0 10 9 N * ม 2 / Cl 2)

ความแข็งแรงของความยืดหยุ่น แรงนี้ขึ้นอยู่กับระยะทางด้วย ค่าของมันสามารถกำหนดได้ตามกฎของ Hooke ซึ่งความเค้น (แรงต่อหน่วยพื้นที่) เป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าของแรงสปริงคือ:

ที่ไหน ล. - การยืด (หรือบีบอัด) สปริง จาก - ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริงที่เรียกว่า (ใน SI วัดเป็น N / m)

แรงเสียดทานความหนืด แรงดังกล่าวขึ้นอยู่กับความเร็วกระทำต่อร่างกายเมื่อเคลื่อนที่ช้าๆในตัวกลางที่มีความหนืดมาก (หรือต่อหน้าน้ำมันหล่อลื่นเหลว) และสามารถแสดงได้ด้วยความเท่าเทียมกัน:

ที่ไหน v - ความเร็วของร่างกาย ม- ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทาน

การพึ่งพาประเภทนี้สามารถหาได้ตามกฎของแรงเสียดทานความหนืดที่นิวตันค้นพบ

แรงลากของอากาศพลศาสตร์ (อุทกพลศาสตร์) แรงนี้ยังขึ้นอยู่กับความเร็วและกระทำกับร่างกายที่เคลื่อนที่ในสื่อเช่นอากาศหรือน้ำ โดยปกติมูลค่าจะแสดงด้วยความเท่าเทียมกัน:

R \u003d 0.5 วินาที x ρSV 2, (4.13)

ที่ไหน ρ - ความหนาแน่นของตัวกลาง ส - พื้นที่ฉายของร่างกายไปยังระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนไหว (บริเวณกึ่งกลาง) ด้วย x -ค่าสัมประสิทธิ์การลากแบบไร้มิติโดยปกติจะพิจารณาจากการทดลองและขึ้นอยู่กับรูปร่างของร่างกายและวิธีที่มุ่งเน้นในระหว่างการเคลื่อนไหว V - ความเร็วของร่างกาย

ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในโลกของเราเกิดจากอิทธิพลของแรงบางอย่างในฟิสิกส์ และคุณจะต้องเรียนรู้แต่ละคนหากไม่ได้เรียนที่สถาบันอย่างแน่นอน

แน่นอนคุณสามารถลองจดจำมันได้ แต่มันจะเร็วกว่าสนุกกว่าและน่าสนใจกว่ามากเพียงแค่ตระหนักถึงสาระสำคัญของพลังทางกายภาพแต่ละอย่างในขณะที่มันมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

พลังในธรรมชาติและปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน

มีกองกำลังมากมาย แรงอาร์คิมิดีส, แรงโน้มถ่วง, แรงแอมแปร์, แรงลอเรนซ์, แรงคอเรโอลิส, แรงเสียดทานแบบกลิ้ง ฯลฯ จริงๆแล้วมันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเรียนรู้พลังทั้งหมดเนื่องจากยังไม่เปิดทั้งหมด แต่สิ่งนี้ก็สำคัญมากเช่นกัน - โดยไม่มีข้อยกเว้นกองกำลังทั้งหมดที่เรารู้จักสามารถลดลงเป็นการรวมตัวของสิ่งที่เรียกว่า ปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพพื้นฐาน.

มีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพพื้นฐาน 4 ประการในธรรมชาติ จะเป็นการดีกว่าถ้าจะบอกว่าผู้คนรู้จักการโต้ตอบพื้นฐาน 4 ประการและในขณะนี้ไม่พบการโต้ตอบอื่น ๆ ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้คืออะไร?

• ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง
• ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
• ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง
• ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ

ดังนั้นแรงโน้มถ่วงคือการแสดงออกของปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง แรงเชิงกลส่วนใหญ่ (แรงเสียดทานแรงยืดหยุ่น) เป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งจะยึดนิวคลีออนของนิวเคลียสอะตอมไว้ด้วยกันเพื่อป้องกันไม่ให้นิวเคลียสสลายตัว ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอบังคับให้อนุภาคมูลฐานอิสระสลายตัว ในกรณีนี้ปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าและจุดอ่อนจะรวมกันเป็น ปฏิสัมพันธ์ด้วยไฟฟ้า.

ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานที่ห้าที่เป็นไปได้ (หลังการค้นพบ ฮิกส์โบซอน) เรียกว่า ฟิลด์ฮิกส์... แต่ในพื้นที่นี้มีการศึกษาทุกอย่างน้อยมากจนเราไม่รีบสรุป แต่รอสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จากเซิร์นจะบอกเรา

มีสองวิธีในการเรียนรู้กฎของฟิสิกส์

อันดับแรก - เรียนรู้ความหมายคำจำกัดความสูตรอย่างโง่เขลา ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวิธีนี้คือไม่น่าจะช่วยให้คำตอบได้ คำถามเพิ่มเติม ครู. มีข้อเสียที่สำคัญอีกประการหนึ่งของวิธีนี้ - เมื่อเรียนรู้ด้วยวิธีนี้คุณจะไม่ได้รับสิ่งที่สำคัญที่สุดนั่นคือความเข้าใจ ด้วยเหตุนี้การจำกฎ / สูตร / กฎหมายหรืออะไรก็ตามจะช่วยให้คุณได้รับความรู้ระยะสั้นที่เปราะบางเท่านั้น

วิธีที่สอง - ความเข้าใจในเนื้อหาที่ศึกษา แต่มันง่ายมากที่จะเข้าใจว่าอะไร (ในความคิดของคุณ) เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจ?

ใช่มีวิธีแก้ปัญหาที่ยากมาก แต่แก้ไขได้! ต่อไปนี้เป็นวิธีการเรียนรู้แรงทั้งหมดในฟิสิกส์ (และโดยทั่วไปในวิชาอื่น ๆ ):

หมายเหตุ!

สิ่งสำคัญคือต้องจำและรู้ทุกอย่าง ความแข็งแรงทางกายภาพ (หรือเรียนรู้รายชื่อทั้งหมดในวิชาฟิสิกส์) เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิดที่น่าอับอาย จำไว้ว่ามวลกายไม่ใช่น้ำหนัก แต่เป็นการวัดความเฉื่อย ตัวอย่างเช่นในสภาวะไร้น้ำหนักร่างกายจะไม่มีน้ำหนักเพราะไม่มีแรงโน้มถ่วง แต่ถ้าคุณต้องการเคลื่อนไหวร่างกายด้วยแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์คุณจะต้องกระทำกับมันด้วยแรงที่แน่นอน และยิ่งน้ำหนักตัวสูงก็จะต้องใช้แรงมากขึ้น

หากคุณสามารถจินตนาการได้ว่าน้ำหนักของบุคคลสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไรโดยขึ้นอยู่กับการเลือกของดาวเคราะห์คุณจะสามารถเข้าใจแนวคิดของแรงโน้มถ่วงได้อย่างรวดเร็วด้วยแนวคิดเรื่องน้ำหนักและมวลแรงเร่งและแรงทางกายภาพอื่น ๆ ความเข้าใจนี้จะนำมาซึ่งการรับรู้เชิงตรรกะเกี่ยวกับกระบวนการอื่น ๆ ที่กำลังดำเนินอยู่และด้วยเหตุนี้คุณจึงไม่จำเป็นต้องท่องจำเนื้อหาที่ไม่สามารถเข้าใจได้ - คุณสามารถจดจำได้เมื่อคุณดำเนินการไป ก็เพียงพอที่จะเข้าใจสาระสำคัญ

1. เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าก็เพียงพอที่จะเข้าใจว่ากระแสไหลผ่านตัวนำอย่างไรและฟิลด์ใดที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ฟิลด์เหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ลองพิจารณาสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างที่ง่ายที่สุดและจะไม่ยากสำหรับคุณที่จะเข้าใจหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าหลักการเผาหลอดไฟฟ้า ฯลฯ

ก่อนอื่นครูจะสนใจว่าคุณเข้าใจเนื้อหาที่ศึกษาได้ดีเพียงใด และไม่สำคัญว่าคุณจะจำสูตรทั้งหมดด้วยใจจริงหรือไม่ และในกรณีของการแก้ปัญหาการควบคุมห้องปฏิบัติการงานงานปฏิบัติหรือซื้อ RGR พวกเขาสามารถช่วยคุณได้เสมอ ผู้เชี่ยวชาญของเราซึ่งจุดเด่นอยู่ที่ความรู้และประสบการณ์ในการปฏิบัติมาหลายปี!

แรงโน้มถ่วง (แรงโน้มถ่วง)

ในกรอบอ้างอิงที่เชื่อมต่อกับโลกแรงกระทำกับมวลใด ๆ m: เรียกว่าแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นแรงที่ร่างกายถูกดึงดูดเข้าหาโลก ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อโลกร่างกายทั้งหมดจะตกลงมาด้วยความเร่งเดียวกันเรียกว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วง

น้ำหนักตัว - เรียกว่าแรงที่ร่างกายเนื่องจากแรงโน้มถ่วงต่อโลกทำหน้าที่ในการพยุงหรือดึงด้ายแขวน

แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เสมอและน้ำหนักจะแสดงออกมาก็ต่อเมื่อแรงอื่น ๆ นอกเหนือจากแรงโน้มถ่วงกระทำต่อร่างกาย แรงโน้มถ่วงจะเท่ากับน้ำหนักของร่างกายเฉพาะในกรณีที่ความเร่งของร่างกายเทียบกับโลกเท่ากับศูนย์ มิฉะนั้นความเร่งของร่างกายพร้อมการรองรับเมื่อเทียบกับโลกอยู่ที่ไหน หากร่างกายเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระในสนามโน้มถ่วงน้ำหนักจะเท่ากับศูนย์นั่นคือ ร่างกายจะไร้น้ำหนัก

ไร้น้ำหนัก - นี่คือสถานะของร่างกายที่เคลื่อนไหวภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น

กองกำลังยืดหยุ่น เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของร่างกายพร้อมกับการเสียรูป

แรงยืดหยุ่นเป็นสัดส่วนกับการกระจัดของอนุภาคจากตำแหน่งสมดุลและถูกนำไปสู่ตำแหน่งสมดุล:

เวกเตอร์รัศมีที่แสดงลักษณะการกระจัดของอนุภาคจากตำแหน่งสมดุลอยู่ที่ไหนคือความยืดหยุ่น ตัวอย่างของแรงดังกล่าวคือแรงยืดหยุ่นของการเปลี่ยนรูปของสปริงภายใต้แรงดึงหรือแรงอัด

แรงเสียดทานเลื่อน เกิดขึ้นเมื่อร่างกายที่กำหนดไถลไปบนพื้นผิวของอีกส่วนหนึ่ง:

โดยที่ k - ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานการเลื่อนขึ้นอยู่กับลักษณะและสถานะของพื้นผิวสัมผัส N คือแรงกดปกติที่กดพื้นผิวที่ถูเข้าหากัน

แรงเสียดทานจะพุ่งตรงไปยังพื้นผิวที่ถูในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนไหวของร่างกายนี้เมื่อเทียบกับอีกส่วนหนึ่ง

§ 13. พลังงาน งานและพลัง

พลังงานเป็นมาตรการสากลของการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ในรูปแบบต่างๆ พลังงานรูปแบบต่างๆมีความเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสสารในรูปแบบต่างๆเช่นเครื่องกลความร้อนแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นต้น

การเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนไหวทางกลและพลังงานของร่างกายเกิดขึ้นในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงของร่างกายนี้กับร่างกายอื่น ๆ เพื่อกำหนดลักษณะเชิงปริมาณของกระบวนการนี้ในกลศาสตร์จึงมีการนำแนวคิดของงานที่ทำโดยใช้กำลังมาใช้

รูปที่ 13.1

หากแรงที่พิจารณามีค่าคงที่และร่างกายที่ถูกนำไปใช้จะเคลื่อนที่โดยการแปลและเป็นแนวตรงดังนั้นงานที่ทำโดยแรงเมื่อร่างกายผ่านเส้นทางเรียกว่าค่า

ที่ไหน และ -มุมระหว่างแรงและทิศทางการเคลื่อนไหวของร่างกาย

รูปที่ 13.2

งานคือค่าสเกลาร์ ถ้าเวกเตอร์แรงและเวกเตอร์การกระจัดเป็นมุมแหลมนั่นคือ จากนั้นถ้าเป็นเช่นนั้นเช่น แรงที่กระทำในแนวตั้งฉากกับการกระจัดของร่างกายไม่ทำงาน

ในกรณีทั่วไปร่างกายสามารถเคลื่อนไหวได้ตามอำเภอใจและค่อนข้างซับซ้อน (รูปที่ 13.2) มาเลือกส่วนพื้นฐานของเส้นทางกัน dSซึ่งสามารถพิจารณาแรงคงที่และการกระจัดเป็นเส้นตรง งานระดับประถมศึกษาบนไซต์นี้คือ

งานทั้งหมดบนเส้นทางถูกกำหนดโดยอินทิกรัล

หน่วยงาน - จูล ( เจ) - งานที่ทำด้วยแรง 1N บนเส้นทาง 1m: 1J-1Ns

รูปที่ 13.3

แรงที่กระทำกับจุดวัสดุเรียกว่าอนุรักษ์นิยมหรือศักยภาพถ้างานที่ทำโดยแรงนี้เมื่อย้ายจุดนี้จากตำแหน่งที่ 1 ไปยังอีก 2 ตำแหน่งโดยพลการไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถีที่การเคลื่อนที่นี้เกิดขึ้น:

=

การเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของจุดตามแนววิถีไปตรงข้ามทำให้สัญลักษณ์ของกองกำลังอนุรักษ์นิยมเปลี่ยนไปเนื่องจากค่าเปลี่ยนเครื่องหมาย ดังนั้นเมื่อจุดวัสดุเคลื่อนที่ไปตามวิถีปิดตัวอย่างเช่น 1- ก-2- ข-1 ผลงานของกองกำลังอนุรักษ์นิยมเป็นศูนย์

ตัวอย่างของกองกำลังอนุรักษ์นิยม ได้แก่ แรงโน้มถ่วงสากลแรงยืดหยุ่นแรงปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตของวัตถุที่มีประจุ สนามการทำงานของกองกำลังที่เคลื่อนที่ของจุดวัสดุตามวิถีปิดโดยพลการมีค่าเท่ากับศูนย์เรียกว่าศักยภาพ

เพื่อกำหนดลักษณะความเร็วของงานมีการนำแนวคิดมาใช้ อำนาจ... กำลังเท่ากับผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์แรงโดยเวกเตอร์ของความเร็วที่จุดของการประยุกต์ของแรงนี้เคลื่อนที่

หน่วยกำลังคือวัตต์ (W): 1 W คือกำลังไฟฟ้าที่ 1 J ทำงานในช่วง 1 วินาที: \u003d 1 W \u003d 1 J / s

คำว่า "อำนาจ" นั้นครอบคลุมทั้งหมดจนแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะให้ความคิดที่ชัดเจน ความหลากหลายตั้งแต่ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อไปจนถึงความแข็งแกร่งทางจิตใจไม่ครอบคลุมแนวคิดทั้งหมดที่ฝังอยู่ในนั้น แรงซึ่งถือเป็นปริมาณทางกายภาพมีความหมายและคำจำกัดความที่ชัดเจน สูตรแรงกำหนดแบบจำลองทางคณิตศาสตร์: การพึ่งพาของแรงกับพารามิเตอร์หลัก

ประวัติความเป็นมาของการวิจัยแรงรวมถึงการพิจารณาการพึ่งพาพารามิเตอร์และหลักฐานการทดลองของการพึ่งพา

ความแข็งแกร่งในฟิสิกส์

แรงเป็นการวัดการทำงานร่วมกันของร่างกาย การกระทำร่วมกันของร่างกายซึ่งกันและกันอธิบายถึงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือการเปลี่ยนรูปของร่างกาย

ในฐานะปริมาณทางกายภาพแรงมีหน่วยวัด (ในระบบ SI - นิวตัน) และอุปกรณ์สำหรับวัด - เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า หลักการทำงานของมิเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อร่างกายกับแรงยืดหยุ่นของสปริงไดนาโมมิเตอร์

สำหรับแรง 1 นิวตันแรงจะถูกนำไปซึ่งภายใต้ร่างกายที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมจะเปลี่ยนความเร็ว 1 เมตรใน 1 วินาที

ความแข็งแกร่งตามที่กำหนดโดย:

• ทิศทางการดำเนินการ
• จุดสมัคร;
• โมดูลัสค่าสัมบูรณ์

เมื่ออธิบายการโต้ตอบต้องระบุพารามิเตอร์เหล่านี้

ประเภทของปฏิสัมพันธ์ตามธรรมชาติ: แรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าแข็งแรงอ่อนแอ ความโน้มถ่วงสากลที่มีชนิด - แรงโน้มถ่วง) มีอยู่เนื่องจากอิทธิพลของสนามโน้มถ่วงที่อยู่รอบ ๆ ร่างกายที่มีมวล การศึกษาสนามโน้มถ่วงยังไม่เสร็จสิ้น ยังไม่สามารถหาแหล่งที่มาของสนามได้

กองกำลังจำนวนมากเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมที่ประกอบเป็นสสาร

แรงกด

เมื่อร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กับโลกมันจะออกแรงกดบนพื้นผิว แรงที่มีรูปแบบ: P \u003d mg ถูกกำหนดโดยมวลกาย (m) การเร่งความเร็วในการตกอย่างอิสระ (g) มีความหมายที่แตกต่างกันในละติจูดของโลก

แรงกดแนวตั้งมีค่าเท่ากันในโมดูลัสและตรงข้ามกับแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นในแนวรับ ในกรณีนี้สูตรแรงจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวของร่างกาย

น้ำหนักตัวเปลี่ยนแปลง

การกระทำของร่างกายในส่วนรองรับเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกมักเรียกว่าน้ำหนักตัว ที่น่าสนใจคือปริมาณน้ำหนักตัวขึ้นอยู่กับความเร่งของการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง เมื่อทิศทางของความเร่งตรงข้ามกับความเร่งของแรงโน้มถ่วงจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของน้ำหนัก หากความเร่งของร่างกายตรงกับทิศทางของการตกอิสระน้ำหนักของร่างกายจะลดลง ตัวอย่างเช่นเมื่อขึ้นลิฟต์เมื่อเริ่มขึ้นคนจะรู้สึกว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้นชั่วขณะหนึ่ง ไม่จำเป็นต้องบอกว่ามวลของมันกำลังเปลี่ยนแปลง ในเวลาเดียวกันเราแยกแนวคิดเรื่อง "น้ำหนักตัว" และ "มวล" ออกจากกัน

แรงยืดหยุ่น

เมื่อรูปร่างของร่างกายเปลี่ยนไป (การเปลี่ยนรูป) แรงจะปรากฏขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ร่างกายกลับสู่รูปร่างเดิม แรงนี้ได้รับชื่อ "แรงยืดหยุ่น" มันเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าของอนุภาคที่ประกอบกันเป็นร่างกาย

พิจารณาการเสียรูปที่ง่ายที่สุด: ความตึงและแรงกด การยืดกล้ามเนื้อมาพร้อมกับการเพิ่มขนาดเชิงเส้นของร่างกายการบีบอัด - โดยการลดลง ปริมาณที่แสดงลักษณะของกระบวนการเหล่านี้เรียกว่าการทำให้ร่างกายยาวขึ้น ลองกำหนดเป็น "x" สูตรแรงยืดหยุ่นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการยืดตัว ร่างกายแต่ละส่วนที่อยู่ระหว่างการเปลี่ยนรูปมีพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและทางกายภาพของตัวเอง การพึ่งพาความต้านทานความยืดหยุ่นต่อการเปลี่ยนรูปของคุณสมบัติของร่างกายและวัสดุที่ใช้ทำขึ้นมานั้นพิจารณาจากค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นเรียกว่าความแข็ง (k)

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปฏิสัมพันธ์ยืดหยุ่นอธิบายโดยกฎของฮุค

แรงที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของร่างกายถูกส่งไปยังทิศทางของการกระจัดของแต่ละส่วนของร่างกายและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการยืดตัว:

• F y \u003d -kx (ในสัญกรณ์เวกเตอร์)

เครื่องหมาย "-" แสดงทิศทางตรงกันข้ามของการเสียรูปและแรง

ในรูปแบบสเกลาร์ เครื่องหมายลบ ขาด. แรงของความยืดหยุ่นซึ่งเป็นสูตรที่มีรูปแบบ F y \u003d kx ต่อไปนี้ใช้สำหรับการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเท่านั้น

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับกระแส

อิทธิพลของสนามแม่เหล็กต่อกระแสตรงได้อธิบายไว้ในกรณีนี้แรงที่สนามแม่เหล็กกระทำกับตัวนำที่มีกระแสอยู่ในนั้นเรียกว่าแรงแอมแปร์

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กทำให้เกิดการสำแดงพลัง แรงแอมป์ซึ่งเป็นสูตรที่มีรูปแบบ F \u003d IBlsinαขึ้นอยู่กับ (B) ความยาวของส่วนที่ใช้งานอยู่ของตัวนำ (l) (I) ในตัวนำและมุมระหว่างทิศทางของกระแสและ การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ด้วยการพึ่งพาหลังจึงสามารถโต้แย้งได้ว่าเวกเตอร์ของการกระทำของสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อตัวนำถูกหมุนหรือทิศทางของกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนไป กฎมือซ้ายช่วยให้คุณกำหนดทิศทางของการกระทำ หากมือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่เวกเตอร์เหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือนิ้วทั้งสี่จะชี้ไปตามกระแสในตัวนำจากนั้นนิ้วหัวแม่มืองอ 90 °จะแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก

พบการใช้เอฟเฟกต์นี้โดยมนุษยชาติเช่นในมอเตอร์ไฟฟ้า การหมุนของโรเตอร์เกิดจากสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลัง สูตรแรงช่วยให้คุณสามารถตัดสินความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนกำลังเครื่องยนต์ เมื่อความแรงของกระแสหรือสนามเพิ่มขึ้นแรงบิดจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกำลังมอเตอร์

วิถีของอนุภาค

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กที่มีประจุถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสเปกโตรกราฟมวลเพื่อศึกษาอนุภาคมูลฐาน

ในกรณีนี้การกระทำของสนามทำให้เกิดลักษณะของแรงที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์ เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดเข้าสู่สนามแม่เหล็กสูตรที่มีรูปแบบ F \u003d vBqsinαจะทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม

ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์นี้ v คือโมดูลัสของความเร็วอนุภาคประจุไฟฟ้าซึ่งเป็น q, B คือการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามαคือมุมระหว่างทิศทางของความเร็วและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม (หรือส่วนโค้งของวงกลม) เนื่องจากแรงและความเร็วจะทำมุม 90 °ซึ่งกันและกัน การเปลี่ยนทิศทางของความเร็วเชิงเส้นทำให้ความเร่งปรากฏขึ้น

กฎของมือซ้ายที่กล่าวถึงข้างต้นยังถือเมื่อศึกษาแรงลอเรนซ์: ถ้ามือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือนิ้วทั้งสี่ที่ยื่นออกมาเป็นเส้นจะถูกนำไปตามความเร็วของอนุภาคที่มีประจุบวก จากนั้นงอ 90 °หัวแม่มือจะแสดงทิศทางของแรง

ปัญหาพลาสม่า

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและสสารถูกใช้ในไซโคลตรอน ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาในห้องปฏิบัติการของพลาสมาไม่อนุญาตให้เก็บไว้ในภาชนะปิด สูงจะมีอยู่ก็ต่อเมื่อ อุณหภูมิสูง... เป็นไปได้ที่จะเก็บพลาสมาไว้ในที่เดียวในอวกาศโดยใช้สนามแม่เหล็กบิดก๊าซในรูปของวงแหวน นอกจากนี้ยังสามารถศึกษาสิ่งที่ควบคุมได้โดยการบิดพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเส้นใยโดยใช้สนามแม่เหล็ก

ตัวอย่างของผลกระทบของสนามแม่เหล็กในสภาพธรรมชาติที่มีต่อก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนคือ Aurora Borealis ภาพอันงดงามนี้สังเกตเห็นได้ในอาร์กติกเซอร์เคิลที่ระดับความสูง 100 กม. จากพื้นผิวโลก การเรืองแสงของก๊าซหลากสีลึกลับได้รับการอธิบายในศตวรรษที่ยี่สิบเท่านั้น สนามแม่เหล็กโลกใกล้ขั้วไม่สามารถป้องกันการแทรกซึมของลมสุริยะสู่ชั้นบรรยากาศได้ รังสีที่ออกฤทธิ์มากที่สุดที่พุ่งไปตามแนวของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของบรรยากาศ

ปรากฏการณ์การเคลื่อนไหวของประจุ

ในอดีตปริมาณหลักที่แสดงลักษณะการไหลของกระแสในตัวนำคือความแรงของกระแส เป็นที่น่าสนใจว่าแนวคิดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับแรงในฟิสิกส์ ความแรงของกระแสซึ่งเป็นสูตรที่รวมประจุที่ไหลต่อหนึ่งหน่วยเวลาผ่านส่วนตัดขวางของตัวนำมีรูปแบบ:

• I \u003d q / t โดยที่ t คือเวลาไหลของประจุ q

ในความเป็นจริงความแรงของกระแสคือปริมาณประจุ หน่วยวัดคือแอมแปร์ (A) ซึ่งตรงกันข้ามกับ N

ความหมายของกำลังงาน

การกระทำที่รุนแรงกับสารจะมาพร้อมกับประสิทธิภาพของงาน ผลงานของแรงคือปริมาณทางกายภาพที่มีค่าเป็นตัวเลขเท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัดที่ส่งผ่านภายใต้การกระทำของมันและโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของแรงและการกระจัด

การหาแรงกระทำซึ่งมีสูตรอยู่ในรูป A \u003d FScosαรวมถึงขนาดของแรงด้วย

การกระทำของร่างกายจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกายหรือการเปลี่ยนรูปซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานในเวลาเดียวกัน การทำงานของแรงโดยตรงขึ้นอยู่กับขนาด