Ordet "makt" er så altomfattende at å gi det et klart konsept er en nesten umulig oppgave. Variasjonen fra muskelstyrke til sinnets styrke dekker ikke hele spekteret av konsepter som er investert i det. Kraft, betraktet som en fysisk størrelse, har en veldefinert betydning og definisjon. Kraftformelen definerer en matematisk modell: kraftens avhengighet av hovedparametrene.
Kraftforskningens historie inkluderer definisjonen av avhengighet av parametere og eksperimentelt bevis på avhengighet.
Kraft i fysikk
Styrke er et mål på samspillet mellom kropper. Den gjensidige virkningen av kropper på hverandre beskriver fullt ut prosessene forbundet med en endring i kroppens hastighet eller deformasjon.
Som fysisk størrelse har kraft en måleenhet (i SI-systemet - Newton) og en enhet for å måle den - et dynamometer. Prinsippet for kraftmålerens virkemåte er basert på å sammenligne kraften som virker på kroppen med kraften til dynamometerets fjærkraft.
En kraft på 1 newton regnes som kraften som en kropp med masse på 1 kg endrer hastigheten med 1 m på 1 sekund under.
Force som en vektormengde er definert:
- handlingsretning;
- applikasjonspunkt;
- modul, absoluttstørrelse.
For å beskrive interaksjonen, sørg for å angi disse parameterne.
Typer naturlige interaksjoner: gravitasjon, elektromagnetisk, sterk, svak. Gravitasjonskrefter (kraften til universell gravitasjon med dens variasjon - tyngdekraften) eksisterer på grunn av påvirkningen fra gravitasjonsfelt som omgir ethvert legeme som har masse. Studiet av gravitasjonsfelt er ikke fullført så langt. Det er ennå ikke mulig å finne kilden til feltet.
Et større spekter av krefter oppstår fra den elektromagnetiske interaksjonen mellom atomene som utgjør materie.
Pressure force
Når en kropp samhandler med jorden, utøver den press på overflaten. Trykkkraften, hvis formel er: P=mg, bestemmes av kroppsmassen (m). Gravitasjonsakselerasjon (g) har forskjellige verdier på forskjellige breddegrader på jorden.
Kraften til vertik alt trykk er lik i absolutt verdi og motsatt i retning av elastisitetskraften som oppstår i støtten. Kraftformelen endres avhengig av kroppens bevegelse.
Endring i kroppsvekt
Kroppens handling på en støtte på grunn av samhandling med jorden blir ofte referert til som kroppens vekt. Interessant nok avhenger mengden kroppsvekt av akselerasjonen av bevegelse i vertikal retning. I tilfellet når akselerasjonsretningen er motsatt av akselerasjonen av fritt fall, observeres en økning i vekt. Hvis kroppens akselerasjon faller sammen med retningen for fritt fall, avtar kroppens vekt. For eksempel, mens han er i en stigende heis, i begynnelsen av oppstigningen, føler en person en økning i vekt en stund. Påstå at dens masseendringer, det gjør det ikke. Samtidig skiller vi begrepene "kroppsvekt" og dens "masse".
Elastisk kraft
Når du endrer formen på en kropp (dens deformasjon), oppstår en kraft som har en tendens til å returnere kroppen til sin opprinnelige form. Denne kraften fikk navnet "elastisk kraft". Det oppstår på grunn av den elektriske interaksjonen mellom partiklene som utgjør kroppen.
La oss vurdere den enkleste deformasjonen: spenning og kompresjon. Spenning er ledsaget av en økning i de lineære dimensjonene til kroppene, mens kompresjon er ledsaget av deres reduksjon. Verdien som karakteriserer disse prosessene kalles kroppsforlengelse. La oss betegne det med "x". Formelen for elastisk kraft er direkte relatert til forlengelse. Hver kropp utsatt for deformasjon har sine egne geometriske og fysiske parametere. Avhengigheten av den elastiske motstanden mot deformasjon av egenskapene til kroppen og materialet den er laget av, bestemmes av elastisitetskoeffisienten, la oss kalle den stivhet (k).
Den matematiske modellen for elastisk interaksjon er beskrevet av Hookes lov.
Kraften som oppstår fra deformasjonen av kroppen er rettet mot forskyvningsretningen til individuelle deler av kroppen, er direkte proporsjonal med forlengelsen:
- Fy=-kx (vektornotasjon).
Tegnet "-" indikerer motsatt retning av deformasjon og kraft.
Det er ikke noe negativt tegn i skalarform. Den elastiske kraften, hvis formel har følgende form Fy=kx, brukes bare for elastiske deformasjoner.
Samspill mellom magnetfelt og strøm
Innflytelsemagnetfelt til likestrøm er beskrevet av Ampères lov. I dette tilfellet kalles kraften som magnetfeltet virker på en strømførende leder plassert i den for Ampère-kraften.
Samspillet mellom et magnetfelt og en elektrisk ladning i bevegelse forårsaker en kraftmanifestasjon. Amperekraften, hvis formel er F=IBlsinα, avhenger av den magnetiske induksjonen av feltet (B), lengden på den aktive delen av lederen (l), strømstyrken (I) i lederen og vinkelen mellom strømmens retning og den magnetiske induksjonen.
På grunn av den siste avhengigheten kan det argumenteres for at vektoren til magnetfeltet kan endres når lederen roteres eller strømmens retning endres. Venstrehåndsregelen lar deg angi handlingsretningen. Hvis venstre hånd er plassert slik at den magnetiske induksjonsvektoren kommer inn i håndflaten, rettes fire fingre langs strømmen i lederen, deretter vil tommelen bøyd med 90° vise retningen til magnetisk felt.
Bruken av denne effekten av menneskeheten har blitt funnet, for eksempel i elektriske motorer. Rotasjonen av rotoren er forårsaket av et magnetfelt skapt av en kraftig elektromagnet. Kraftformelen lar deg bedømme muligheten for å endre motorkraften. Med en økning i strøm- eller feltstyrke øker dreiemomentet, noe som resulterer i en økning i motoreffekten.
Partikkelbaner
Samspillet mellom et magnetfelt og en ladning er mye brukt i massespektrografer i studiet av elementærpartikler.
Handlingen av feltet i dette tilfellet forårsaker utseendet til en kraft k altLorentz kraft. Når en ladet partikkel som beveger seg med en viss hastighet går inn i et magnetfelt, får Lorentz-kraften, hvis formel har formen F=vBqsinα, partikkelen til å bevege seg i en sirkel.
I denne matematiske modellen er v hastighetsmodulen til en partikkel hvis elektriske ladning er q, B er den magnetiske induksjonen av feltet, α er vinkelen mellom hastighetsretningene og magnetisk induksjon.
Partikkelen beveger seg i en sirkel (eller en sirkelbue), siden kraft og hastighet er rettet i en vinkel på 90° til hverandre. Endring av retningen til den lineære hastigheten fører til at det vises akselerasjon.
Regelen for venstre hånd, diskutert ovenfor, finner også sted når man studerer Lorentz-kraften: hvis venstre hånd er plassert slik at den magnetiske induksjonsvektoren kommer inn i håndflaten, blir fire fingre strukket i en linje rettet langs hastigheten til en positivt ladet partikkel, så viser tommelen bøyd 90° retningen til kraften.
plasmaproblemer
Samspill mellom magnetfelt og materie brukes i syklotroner. Problemene knyttet til laboratoriestudier av plasma tillater ikke at det oppbevares i lukkede kar. En høyt ionisert gass kan bare eksistere ved høye temperaturer. Plasma kan holdes på ett sted i rommet ved hjelp av magnetiske felt, som vri gassen i form av en ring. Kontrollerte termonukleære reaksjoner kan også studeres ved å spinne høytemperaturplasma til en filament ved hjelp av magnetiske felt.
Et eksempel på virkningen av et magnetisk feltin vivo på ionisert gass - Aurora Borealis. Dette majestetiske skuet er observert utenfor polarsirkelen i en høyde av 100 km over jordens overflate. Den mystiske fargerike gløden av gass kunne først forklares på 1900-tallet. Jordens magnetfelt nær polene kan ikke hindre solvinden i å trenge gjennom atmosfæren. Den mest aktive strålingen rettet langs linjene med magnetisk induksjon forårsaker ionisering av atmosfæren.
Fenomener knyttet til ladebevegelse
Historisk sett kalles hovedstørrelsen som kjennetegner strømmen av strøm i en leder strømstyrken. Interessant nok har dette konseptet ingenting å gjøre med kraft i fysikk. Strømstyrken, hvis formel inkluderer ladningen som strømmer per tidsenhet gjennom tverrsnittet til lederen, er:
I=q/t, der t er ladeflyttiden q
Faktisk er gjeldende styrke mengden ladning. Dens måleenhet er Ampere (A), i motsetning til N.
Bestemme arbeidet til en styrke
Tvangshandling på et stoff er ledsaget av utførelse av arbeid. Arbeidet til en kraft er en fysisk størrelse numerisk lik produktet av kraften og forskyvningen som går under dens virkning, og cosinus til vinkelen mellom retningene til kraften og forskyvningen.
Det ønskede arbeidet til kraften, hvis formel er A=FScosα, inkluderer kraftens størrelse.
Kroppens handling er ledsaget av en endring i kroppens hastighet eller deformasjon, noe som indikerer samtidige endringer i energi. Arbeidet som utføres av en styrke avhenger avverdier.
