Formula forțată. Forța - formula (fizica)
Cuvântul "putere" este atât de cuprinzător încât să-l deaun concept clar este o sarcină practic imposibilă. Varietatea de forța mușchilor până la puterea minții nu acoperă întreaga gamă de concepte încorporate în ea. Forța considerată ca o cantitate fizică are un înțeles și o definiție clar definită. Formula forŃei definește un model matematic: dependenŃa forŃei de parametrii de bază.
Istoria cercetării forțelor include determinarea dependenței de parametri și dovada experimentală a dependenței.
Forța în fizică
Forța este o măsură a interacțiunii corpurilor. Acțiunea reciprocă a corpurilor una asupra celeilalte descrie pe deplin procesele asociate cu schimbarea vitezei sau deformării corpurilor.
Pentru forța în 1 newton forța este acceptată, sub acțiunea căreia un corp cu o greutate de 1 kg își schimbă viteza cu 1 m în 1 secundă.
Forța ca o cantitate vectorială este determinată de:
- direcția de acțiune;
- punctul de aplicare;
- modul, valoare absolută.
Descriindu-se interacțiunea, trebuie să specificați acești parametri.
Tipuri de interacțiuni naturale: gravitațional, electromagnetic, puternic, slab. Forțele gravitaționale (forța gravitației universale cu soiul ei - gravitatea) există datorită influenței câmpurilor gravitaționale care înconjoară orice corp care are masa. Investigarea câmpurilor de gravitație nu a fost finalizată până acum. Nu este încă posibil să găsiți sursa câmpului.
Numărul mai mare de forțe se datorează interacțiunii electromagnetice a atomilor, din care consta substanța.
Forța de presiune
Atunci când corpul interacționează cu Pământul, acesta redapresiune pe suprafață. Forța de presiune, a cărei formulă are forma: P = mg, este determinată de masa corporală (m). Accelerația căderii libere (g) are valori diferite la latitudini diferite ale Pământului.
Forța verticală de presiune este egală în modul și opusă în direcția forței elastice care apare în suport. Formula forței variază în funcție de mișcarea corpului.
Modificarea greutății corporale
Acțiunea organismului asupra sprijinului datorat interacțiuniicu Pământul este adesea numit greutatea corpului. Interesant, cantitatea de greutate corporală depinde de accelerarea mișcării în direcția verticală. În cazul în care direcția de accelerație este opusă accelerației de cădere liberă, se observă o creștere a greutății. Dacă accelerația corpului coincide cu direcția de cădere liberă, atunci greutatea corpului scade. De exemplu, în timp ce vă aflați într-un ascensor de cățărare, la începutul urcării o persoană simte o creștere în greutate pentru o vreme. Nu este necesar să spunem că masa lui se schimbă. În același timp, împărtășim conceptele de "greutate corporală" și "masa" acesteia.
Rezistența elasticității
Când forma corpului (deformarea sa) se schimbă,există o forță care urmărește să readucă corpul la forma sa originală. Această forță a primit numele de "rezistență la elasticitate". Apare din cauza interacțiunii electrice a particulelor, din care constă corpul.
Luați în considerare cea mai simplă deformare: întinderea și compresia. Întinderea este însoțită de o creștere a dimensiunilor liniare ale corpurilor, iar comprimarea este însoțită de o scădere. Mărimea care caracterizează aceste procese se numește alungirea corpului. Indicați-l cu "x". Formula forței elastice este direct legată de alungire. Fiecare organism care suferă deformări are propriile parametri geometrici și fizici. Dependența rezistenței la deformare elastică asupra proprietăților corpului și a materialului din care este realizată este determinată de coeficientul de elasticitate, să-l numim rigiditate (k).
Modelul matematic al interacțiunii elastice este descris de legea lui Hooke.
Forța care rezultă din deformarea corpului este îndreptată împotriva direcției de deplasare a părților individuale ale corpului, direct proporțională cu alungirea sa:
- Fy = -kx (în notația vectorială).
Semnul "-" indică opusul direcției de deformare și de forță.
În forma scalară, nu există nici un semn negativ. Forța elastică, a cărei formulă are următoarea formă: Fy = kx, este utilizat numai pentru deformări elastice.
Interacțiunea unui câmp magnetic cu un curent
Efectul unui câmp magnetic asupra curentului direct este descris de legea Ampere. În acest caz, forța cu care câmpul magnetic acționează asupra unui conductor cu un curent plasat în el se numește forța de amperi.
Interacțiunea unui câmp magnetic cu o mișcareîncărcarea electrică determină o manifestare a forței. Formula lui Ampere, care are forma F = IBlsinα depinde câmpul de inducție magnetică (B), o parte lungimea activă a conductorului (l), curent (I), în conductorul și unghiul dintre direcția curentului și inducție magnetică.
Datorită dependenței din urmă,că vectorul acțiunii câmpului magnetic se poate modifica atunci când conductorul este rotit sau direcția curentului este schimbată. Regula de mâna stângă vă permite să setați direcția acțiunii. Dacă mâna stângă este poziționată astfel încât vectorul de inducție magnetică să pătrundă în palmă, cele patru degete sunt direcționate de-a lungul curentului în conductor, apoi îndoite la 90° degetul mare va arăta direcția câmpului magnetic.
Utilizarea acestui efect de către omeniregăsite, de exemplu, în motoarele electrice. Rotirea rotorului este cauzată de un câmp magnetic creat de un electromagnet puternic. Formula de forță vă permite să evaluați posibilitatea modificării puterii motorului. Cu creșterea puterii curente sau a câmpului, cuplul crește, ceea ce duce la o creștere a puterii motorului.
Traiectoriile particulelor
Interacțiunea unui câmp magnetic cu o sarcină este larg utilizată în spectrogramele de masă în studiul particulelor elementare.
Acțiunea câmpului provoacă apariția unei forțenumită forța Lorentz. Atunci când o particulă încărcată se deplasează la o anumită viteză într-un câmp magnetic, forța Lorentz, a cărei formulă are forma F = vBqsinα, determină mutarea particulelor într-un cerc.
În acest model matematic, v este modulul vitezei unei particule, a cărui sarcină electrică este q, B este inducția magnetică a câmpului și α este unghiul dintre direcțiile de viteză și inducția magnetică.
Particula se mișcă într-un cerc (sau arc de cerc), deoarece forța și viteza sunt îndreptate la un unghi de 90° unul la altul. Schimbarea direcției vitezei liniare determină accelerarea.
Regula de stânga discutată mai sus areatunci când se studiază forța Lorentz: dacă mâna stângă este poziționată astfel încât vectorul magnetic de inducție să fie în palmă, patru degete extinse pe o linie sunt direcționate de-a lungul vitezei unei particule încărcate pozitiv, apoi este îndoită 90° degetul mare va arăta direcția forței.
Probleme de plasmă
Interacțiunea dintre câmpul magnetic și materieutilizate în ciclotroni. Problemele asociate cu studiul de laborator al plasmei nu permit ca acesta să fie conținut în vase închise. Gazul puternic ionizat poate exista numai la temperaturi ridicate. Puteți păstra plasma într-un spațiu prin intermediul câmpurilor magnetice, transformând gazul sub forma unui inel. Reacțiile termonucleare controlate pot fi studiate, de asemenea, răsucirea plasmei de înaltă temperatură în cordon cu ajutorul câmpurilor magnetice.
Un exemplu de acțiune a unui câmp magnetic în naturalecondiții privind gazul ionizat - aurora. Această priveliște magnifică este observată în Cercul Arctic la o altitudine de 100 km deasupra solului. Strălucirea colorată misterioasă a gazului nu putea fi explicată decât în secolul al XX-lea. Câmpul magnetic al pământului lângă poli nu poate împiedica pătrunderea vântului solar în atmosferă. Radiația cea mai activă, îndreptată de-a lungul liniilor de inducție magnetică, provoacă ionizarea atmosferei.
Fenomene asociate cu mișcarea de încărcare
Din punct de vedere istoric, principalulCantitatea care caracterizează fluxul de curent într-un conductor se numește amperaj. Interesant, acest concept nu are nimic de-a face cu forța fizică. Curentul, a cărui formulă include sarcina care curge pe unitatea de timp prin secțiunea transversală a conductorului, are forma:
- I = q / t, unde t este debitul de încărcare q.
De fapt, puterea actuală este cantitatea de încărcare. Unitatea de măsură este Ampere (A), spre deosebire de N.
Definiția forței de muncă
Forța asupra substanței este însoțităa face munca. Forța de forță este o cantitate fizică care este numeric egală cu produsul forței și deplasării, trecut sub acțiunea ei, și cosinusul unghiului dintre direcțiile de forță și deplasare.
Lucrarea dorită a unei forțe, a cărei formulă are forma A = FScosα, include magnitudinea forței.
Acțiunea organismului este însoțită de o schimbare a vitezei corpului sau a deformării, ceea ce indică o schimbare simultană a energiei. Forța de muncă depinde de dimensiune.
