Τύπος δύναμης. Αντοχή - ο τύπος (φυσική)

Η λέξη "δύναμη" είναι τόσο ολοκληρωμένη ώστε να την δίνειμια σαφής αντίληψη είναι ένα πρακτικά αδύνατο καθήκον. Ποικιλία από τη δύναμη των μυών μέχρι τη δύναμη του μυαλού δεν καλύπτει όλο το φάσμα των εννοιών που ενσωματώνονται σε αυτό. Η δύναμη που θεωρείται ως φυσική ποσότητα έχει σαφώς καθορισμένο νόημα και ορισμό. Η φόρμουλα δύναμης ορίζει ένα μαθηματικό μοντέλο: την εξάρτηση της δύναμης από τις βασικές παραμέτρους.

Η ιστορία της έρευνας δύναμης περιλαμβάνει τον καθορισμό της εξάρτησης από τις παραμέτρους και την πειραματική απόδειξη της εξάρτησης.

Αντοχή στη φυσική

Η αντοχή είναι ένα μέτρο της αλληλεπίδρασης των σωμάτων. Αμοιβαίες σώματα δράση σε κάθε άλλη περιγράφει εντελώς διαδικασίες που συνδέονται με τις αλλαγές στην ταχύτητα ή παραμόρφωση των σωμάτων.

Ως φυσική ποσότητα, η δύναμη έχει ενότητα(στο σύστημα SI - Newton) και η συσκευή για τη μέτρησή του είναι δυναμόμετρο. Η αρχή του σιμεμέτρου βασίζεται στη σύγκριση της δύναμης που ασκείται στο σώμα, με την δύναμη του ελατηρίου της εξέδρας.

Για δύναμη σε 1 newton η δύναμη είναι αποδεκτή, κάτω από την οποία ένα σώμα με μάζα 1 kg αλλάζει την ταχύτητά του κατά 1 m σε 1 δευτερόλεπτο.

Η ισχύς ως διανυσματική ποσότητα καθορίζεται από:

• κατεύθυνση δράσης ·
• το σημείο εφαρμογής ·
• μονάδα, απόλυτη τιμή.

Περιγράφοντας την αλληλεπίδραση, πρέπει να καθορίσετε αυτές τις παραμέτρους.

Είδη φυσικών αλληλεπιδράσεων: βαρυτική, ηλεκτρομαγνητική, ισχυρή, αδύναμη. Οι βαρυτικές δυνάμεις (η δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας με την ποικιλία της - βαρύτητα) υπάρχουν λόγω της επίδρασης των βαρυτικών πεδίων που περιβάλλουν κάθε σώμα που έχει μάζα. Η διερεύνηση πεδίων βαρύτητας δεν έχει ολοκληρωθεί μέχρι στιγμής. Δεν είναι ακόμη δυνατή η εύρεση της πηγής του πεδίου.

Ο μεγαλύτερος αριθμός δυνάμεων οφείλεται στην ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση ατόμων, των οποίων αποτελείται η ουσία.

Δύναμη πίεσης

Όταν το σώμα αλληλεπιδράσει με τη Γη, αποδίδειπίεση στην επιφάνεια. Η δύναμη της πίεσης, ο τύπος της οποίας έχει τη μορφή: P = mg, καθορίζεται από τη σωματική μάζα (m). Η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης (g) έχει διαφορετικές τιμές σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη της Γης.

Η κατακόρυφη δύναμη πίεσης είναι ίση στο μέτρο και αντίθετη προς την κατεύθυνση της ελαστικής δύναμης που προκύπτει στο υποστήριγμα. Η φόρμουλα δύναμης ποικίλλει ανάλογα με την κίνηση του σώματος.

Αλλαγή σωματικού βάρους

Η δράση του σώματος στην υποστήριξη που οφείλεται στην αλληλεπίδρασημε τη Γη ονομάζεται συχνά το βάρος του σώματος. Είναι ενδιαφέρον ότι η ποσότητα σωματικού βάρους εξαρτάται από την επιτάχυνση της κίνησης στην κάθετη κατεύθυνση. Στην περίπτωση που η κατεύθυνση επιτάχυνσης είναι απέναντι από την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης, παρατηρείται αύξηση του βάρους. Εάν η επιτάχυνση του σώματος συμπίπτει με την κατεύθυνση της ελεύθερης πτώσης, τότε το σωματικό βάρος μειώνεται. Για παράδειγμα, ενώ σε ένα ανελκυστήρα αναρρίχησης, στην αρχή της ανόδου ένα άτομο αισθάνεται ένα κέρδος βάρους για λίγο. Δεν είναι απαραίτητο να πούμε ότι η μάζα του αλλάζει. Συγχρόνως μοιραζόμαστε τις έννοιες του "σωματικού βάρους" και της "μάζας" του.

Αντοχή της ελαστικότητας

Όταν το σχήμα του σώματος (παραμόρφωση του) αλλάζει,υπάρχει μια δύναμη που επιδιώκει να επιστρέψει το σώμα στην αρχική του μορφή. Αυτή η δύναμη έλαβε το όνομα "δύναμη ελαστικότητας". Προέρχεται από την ηλεκτρική αλληλεπίδραση των σωματιδίων, από τα οποία αποτελείται το σώμα.

Εξετάστε την απλούστερη παραμόρφωση: τέντωμα και συμπίεση. Η τέντωμα συνοδεύεται από αύξηση των γραμμικών διαστάσεων των σωμάτων και η συμπίεση συνοδεύεται από μείωση. Το μέγεθος που χαρακτηρίζει αυτές τις διεργασίες ονομάζεται επιμήκυνση του σώματος. Ορίστε την με "x". Ο τύπος ελαστικής δύναμης σχετίζεται άμεσα με την επιμήκυνση. Κάθε σώμα που υφίσταται παραμόρφωση έχει τις δικές του γεωμετρικές και φυσικές παραμέτρους. Η εξάρτηση της ελαστικής αντίστασης παραμόρφωση του σώματος και τις ιδιότητες του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο προσδιορίζεται από το ελαστικό συντελεστή ονομάζεται δυσκαμψία του (k).

Το μαθηματικό μοντέλο της ελαστικής αλληλεπίδρασης περιγράφεται από τον νόμο Hooke.

Η δύναμη που προκύπτει από την παραμόρφωση του σώματος κατευθύνεται προς την κατεύθυνση της μετατόπισης μεμονωμένων τμημάτων του σώματος, άμεσα ανάλογη προς την επιμήκυνσή του:

• F_y = -kx (στη συμβολική διαβάθμιση).

Το σύμβολο "-" υποδεικνύει το αντίθετο της κατεύθυνσης της παραμόρφωσης και της δύναμης.

Στην βαθμιδωτή μορφή, δεν υπάρχει κανένα αρνητικό σημάδι. Η ελαστική δύναμη, η φόρμουλα της οποίας έχει την ακόλουθη μορφή: F_y = kx, χρησιμοποιείται μόνο για ελαστικές παραμορφώσεις.

Αλληλεπίδραση ενός μαγνητικού πεδίου με ένα ρεύμα

Η επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου στο συνεχές ρεύμα περιγράφεται από τον νόμο Ampere. Σε αυτή την περίπτωση, η δύναμη με την οποία το μαγνητικό πεδίο δρα επί ενός αγωγού με ένα ρεύμα τοποθετημένο σε αυτό ονομάζεται δύναμη Αμπέρ.

Αλληλεπίδραση ενός μαγνητικού πεδίου με κίνησητο ηλεκτρικό φορτίο προκαλεί εκδήλωση δύναμης. τύπου Ampere, η οποία έχει τη μορφή F = IBlsinα, εξαρτάται από το πεδίο μαγνητικής επαγωγής (Β), το ενεργό μήκος τμήμα του αγωγού (L), το ρεύμα (Ι) στον αγωγό και η γωνία μεταξύ της τρέχουσας κατεύθυνσης και μαγνητική επαγωγή.

Λόγω της τελευταίας εξάρτησης,ότι ο φορέας της δράσης του μαγνητικού πεδίου μπορεί να αλλάξει όταν ο αγωγός περιστρέφεται ή αλλάζει η κατεύθυνση του ρεύματος. Ο κανόνας του αριστερού χεριού σας επιτρέπει να ορίσετε την κατεύθυνση της δράσης. Εάν το αριστερό χέρι είναι τοποθετημένο κατά τέτοιο τρόπο ώστε ο φορέας μαγνητικής επαγωγής να εισέρχεται στην παλάμη, τα τέσσερα δάχτυλα κατευθύνονται κατά μήκος του ρεύματος στον αγωγό, στη συνέχεια κάμπτονται στο 90^° Ο αντίχειρας δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.

Η εφαρμογή αυτής της επιρροής στην ανθρωπότηταπου βρέθηκαν, για παράδειγμα, σε ηλεκτροκινητήρες. Η περιστροφή του δρομέα προκαλείται από ένα μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνήτη. Η φόρμουλα δύναμης σας επιτρέπει να κρίνετε τη δυνατότητα αλλαγής της ισχύος του κινητήρα. Με αύξηση του ρεύματος ή του μεγέθους του πεδίου, η ροπή αυξάνεται, πράγμα που οδηγεί σε αύξηση της ισχύος του κινητήρα.

Σειρές τροχιών σωματιδίων

Η αλληλεπίδραση ενός μαγνητικού πεδίου με ένα φορτίο χρησιμοποιείται ευρέως σε φασματογράφοι μάζας στη μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων.

Η δράση του πεδίου σε αυτή την περίπτωση προκαλεί την εμφάνιση μιας δύναμης,που ονομάζεται δύναμη Lorentz. Όταν εγχέεται στο μαγνητικό πεδίο κινείται με μια ορισμένη ταχύτητα του φορτισμένου σωματιδίου δύναμη Lorentz, ο τύπος είναι της μορφής F = vBqsinα, προκαλεί την κίνηση των σωματιδίων κατά μήκος της περιφέρειας.

Σε αυτό το μαθηματικό μοντέλο v - ταχύτητα σωματιδίων μονάδα, ηλεκτρικό φορτίο οποία - q, - μαγνητικό πεδίο επαγωγής, α - γωνία μεταξύ της ταχύτητας και της μαγνητικής επαγωγής.

Το σωματίδιο κινείται κατά μήκος ενός κύκλου (ή ενός τόξου κύκλου), αφού η δύναμη και η ταχύτητα κατευθύνονται σε γωνία 90^° μεταξύ τους. Η αλλαγή στην κατεύθυνση της γραμμικής ταχύτητας προκαλεί την εμφάνιση επιτάχυνσης.

Ο κανόνας του αριστερού χεριού, που εξετάζεται παραπάνω, έχειτοποθετήστε στη μελέτη της δύναμης Lorentz, αν αφεθεί βραχίονας τοποθετείται έτσι ώστε η μαγνητική επαγωγή φορέα περιλαμβάνονται στην παλάμη, έχουν τέσσερα δάχτυλα που εκτείνονται σε μια γραμμή διαβιβάστηκε στην ταχύτητα ενός θετικά φορτισμένου σωματιδίου, τότε κάμπτεται κατά 90^° Ο αντίχειρας θα δείξει την κατεύθυνση της δράσης της δύναμης.

Προβλήματα του πλάσματος

Αλληλεπίδραση του μαγνητικού πεδίου και της ύληςχρησιμοποιείται σε κυκλοτρόνια. Προβλήματα που σχετίζονται με τις εργαστηριακές μελέτες του πλάσματος, δεν επιτρέπουν την περιέκτη του σε κλειστά δοχεία. Πολύ ιονισμένο αέριο μπορεί να υπάρχει μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Διατηρήστε το πλάσμα σε ένα ενιαίο χώρο τοποθεσία είναι δυνατή μέσω των μαγνητικών πεδίων, το αέριο νηματοποίηση για να σχηματίσουν ένα δακτύλιο. Ελεγχόμενη θερμοπυρηνικές αντιδράσεις μπορεί να μελετηθεί ως ένα υψηλής θερμοκρασίας πλάσματος μυελού κλώση μέσω μαγνητικών πεδίων.

Ένα παράδειγμα της ενέργειας ενός μαγνητικού πεδίου στο φυσικόσυνθήκες για ιονισμένο αέριο - Πολικά φώτα. Αυτό το μαγευτικό θέαμα παρατηρείται στον Αρκτικό Κύκλο και σε υψόμετρο 100 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της γης. Μυστηριώδης πολύχρωμη λάμψη αερίου θα μπορούσε να εξηγηθεί μόνο στον εικοστό αιώνα. Το γήινο μαγνητικό πεδίο κοντά στους πόλους δεν μπορεί να εμποδίσει τη διείσδυση του ηλιακού ανέμου στην ατμόσφαιρα. Το πιο ενεργό ακτινοβολία κατευθύνεται κατά μήκος των γραμμών της μαγνητικής επαγωγής, προκαλώντας ιονισμό της ατμόσφαιρας.

Τα φαινόμενα που σχετίζονται με την κίνηση ενός φορτίου

Ιστορικά, το κύριοη τιμή που χαρακτηρίζει τη ροή ρεύματος στον αγωγό ονομάζεται ένταση ρεύματος. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η έννοια δεν έχει καμία σχέση με τη δύναμη στη φυσική. Αμπέρ, ο τύπος του οποίου περιλαμβάνει τη χρέωση που ρέει ανά μονάδα χρόνου μέσα από τη διατομή του αγωγού, έχει τη μορφή:

• I = q / t, όπου t είναι ο χρόνος φόρτισης q.

Στην πραγματικότητα, η τρέχουσα δύναμη είναι το μέγεθος του φορτίου. Η μονάδα μέτρησης της είναι Αμπέρ (Α), σε αντίθεση με το Ν.

Προσδιορισμός του έργου της δύναμης

Δύναται να αναληφθεί δράση για την ουσία από την ουσίαεργασία. Το έργο της δύναμης είναι μια φυσική ποσότητα που είναι αριθμητικά ίση με το προϊόν της δύναμης για την κίνηση που διασχίζεται από τη δράση της και το συνημίτονο της γωνίας μεταξύ των κατευθύνσεων της δύναμης και της μετατόπισης.

Το απαιτούμενο έργο δύναμης, ο τύπος του οποίου έχει τη μορφή Α = FScosα, περιλαμβάνει το μέγεθος της δύναμης.

Η δράση του σώματος συνοδεύεται από μια αλλαγή στην ταχύτητα του σώματος ή την παραμόρφωση, η οποία δείχνει ταυτόχρονες αλλαγές στην ενέργεια. Το έργο της δύναμης εξαρτάται από το μέγεθος.