Ordet "magt" er så altomfattende, at det er en næsten umulig opgave at give det et klart koncept. Variationen fra muskelstyrke til sindets styrke dækker ikke hele rækken af koncepter, der er investeret i det. Kraft, betragtet som en fysisk størrelse, har en veldefineret betydning og definition. Kraftformlen definerer en matematisk model: kraftens afhængighed af hovedparametrene.
Kraftforskningens historie omfatter definitionen af afhængighed af parametre og eksperimentelt bevis for afhængighed.
Kraft i fysik
Styrke er et mål for kroppens interaktion. Den gensidige påvirkning af kroppe på hinanden beskriver fuldt ud de processer, der er forbundet med en ændring i kroppens hastighed eller deformation.
Som fysisk størrelse har kraft en måleenhed (i SI-systemet - Newton) og en enhed til at måle den - et dynamometer. Princippet for kraftmålerens funktion er baseret på at sammenligne kraften, der virker på kroppen med kraften fra dynamometerets fjederkraft.
En kraft på 1 newton anses for at være den kraft, under hvilken et legeme med en masse på 1 kg ændrer sin hastighed med 1 m på 1 sekund.
Force som en vektormængde er defineret:
- handlingsretning;
- ansøgningspunkt;
- modul, absolutstørrelse.
Beskriv interaktionen, sørg for at angive disse parametre.
Typer af naturlige interaktioner: gravitationel, elektromagnetisk, stærk, svag. Gravitationskræfter (kraften af universel gravitation med dens variation - tyngdekraften) eksisterer på grund af indflydelsen af gravitationsfelter, der omgiver ethvert legeme, der har masse. Undersøgelsen af gravitationsfelter er endnu ikke afsluttet. Det er endnu ikke muligt at finde kilden til feltet.
En større række af kræfter opstår fra den elektromagnetiske vekselvirkning mellem de atomer, der udgør stoffet.
Pressure force
Når et legeme interagerer med Jorden, udøver det pres på overfladen. Trykkraften, hvis formel er: P=mg, bestemmes af kropsmassen (m). Gravitationsacceleration (g) har forskellige værdier på forskellige breddegrader af jorden.
Kraften af lodret tryk er lig i absolut værdi og modsat i retning af den elasticitetskraft, der opstår i støtten. Kraftformlen ændres afhængigt af kroppens bevægelse.
Ændring i kropsvægt
Kroppens virkning på en støtte på grund af interaktion med Jorden omtales ofte som kroppens vægt. Interessant nok afhænger mængden af kropsvægt af bevægelsesaccelerationen i lodret retning. I det tilfælde, hvor accelerationsretningen er modsat accelerationen af frit fald, observeres en stigning i vægten. Hvis kroppens acceleration falder sammen med retningen af frit fald, falder kroppens vægt. For eksempel, mens en person er i en stigende elevator, i begyndelsen af opstigningen, føler en person en stigning i vægt i et stykke tid. Påstå, at dens masseændrer sig, det gør den ikke. Samtidig adskiller vi begreberne "kropsvægt" og dens "masse".
Elastisk kraft
Når man ændrer formen på et legeme (dets deformation), opstår der en kraft, som har en tendens til at bringe kroppen tilbage til sin oprindelige form. Denne kraft fik navnet "elastisk kraft". Det opstår på grund af den elektriske vekselvirkning mellem de partikler, der udgør kroppen.
Lad os overveje den enkleste deformation: spænding og kompression. Spænding er ledsaget af en stigning i de lineære dimensioner af kroppe, mens kompression er ledsaget af deres fald. Den værdi, der karakteriserer disse processer, kaldes kropsforlængelse. Lad os betegne det med "x". Formlen for elastisk kraft er direkte relateret til forlængelse. Hver krop udsat for deformation har sine egne geometriske og fysiske parametre. Afhængigheden af den elastiske modstand mod deformation af kroppens egenskaber og materialet, hvoraf den er lavet, bestemmes af elasticitetskoefficienten, lad os kalde det stivhed (k).
Den matematiske model for elastisk interaktion er beskrevet af Hookes lov.
Kraften, der opstår ved deformation af kroppen, er rettet mod forskydningsretningen af individuelle dele af kroppen, er direkte proportional med dens forlængelse:
- Fy=-kx (vektornotation).
Tegnet "-" angiver den modsatte retning af deformation og kraft.
Der er intet negativt tegn i skalær form. Den elastiske kraft, hvis formel har følgende form Fy=kx, bruges kun til elastiske deformationer.
Interaktion af magnetfelt med strøm
Indflydelsemagnetfelt til jævnstrøm er beskrevet af Ampères lov. I dette tilfælde kaldes den kraft, hvormed magnetfeltet virker på en strømførende leder, der er placeret i det, for Ampère-kraften.
Samspillet mellem et magnetfelt og en elektrisk ladning i bevægelse forårsager en kraftmanifestation. Amperekraften, hvis formel er F=IBlsinα, afhænger af den magnetiske induktion af feltet (B), længden af den aktive del af lederen (l), strømstyrken (I) i lederen og vinklen mellem strømmens retning og den magnetiske induktion.
På grund af den sidste afhængighed kan man argumentere for, at magnetfeltets vektor kan ændre sig, når lederen drejes eller strømmens retning ændres. Venstrehåndsreglen giver dig mulighed for at indstille handlingsretningen. Hvis venstre hånd er placeret således, at den magnetiske induktionsvektor kommer ind i håndfladen, rettes fire fingre langs strømmen i lederen, så vil tommelfingeren bøjet 90° vise retningen af magnetfelt.
Menneskehedens brug af denne effekt er for eksempel blevet fundet i elektriske motorer. Rotorens rotation er forårsaget af et magnetfelt skabt af en kraftig elektromagnet. Kraftformlen giver dig mulighed for at bedømme muligheden for at ændre motoreffekten. Med en stigning i strøm- eller feltstyrke øges drejningsmomentet, hvilket resulterer i en stigning i motoreffekten.
Partikelbaner
Samspillet mellem et magnetfelt og en ladning er meget brugt i massespektrografer i studiet af elementarpartikler.
Feltets handling i dette tilfælde forårsager fremkomsten af en kraft kaldetLorentz kraft. Når en ladet partikel, der bevæger sig med en bestemt hastighed, kommer ind i et magnetfelt, får Lorentz-kraften, hvis formel har formen F=vBqsinα, partiklen til at bevæge sig i en cirkel.
I denne matematiske model er v hastighedsmodulet for en partikel, hvis elektriske ladning er q, B er den magnetiske induktion af feltet, α er vinklen mellem hastighedsretningerne og magnetisk induktion.
Partiklen bevæger sig i en cirkel (eller en cirkelbue), da kraft og hastighed er rettet i en vinkel på 90° til hinanden. Ændring af retningen af den lineære hastighed forårsager fremkomsten af acceleration.
Reglen for venstre hånd, diskuteret ovenfor, finder også sted, når man studerer Lorentz-kraften: hvis venstre hånd er placeret således, at den magnetiske induktionsvektor kommer ind i håndfladen, vil fire fingre strakt i en linje blive rettet langs hastigheden af en positivt ladet partikel, så viser tommelfingeren bøjet 90° retningen af kraften.
Plasmaproblemer
Interaktion mellem magnetfelt og stof bruges i cyklotroner. Problemerne forbundet med laboratorieundersøgelsen af plasma tillader ikke, at det opbevares i lukkede kar. En højt ioniseret gas kan kun eksistere ved høje temperaturer. Plasma kan holdes ét sted i rummet ved hjælp af magnetiske felter, der vrider gassen i form af en ring. Kontrollerede termonukleare reaktioner kan også studeres ved at spinde højtemperaturplasma ind i en filament ved hjælp af magnetiske felter.
Et eksempel på virkningen af et magnetfeltin vivo på ioniseret gas - Aurora Borealis. Dette majestætiske skue er observeret ud over polarcirklen i en højde af 100 km over jordens overflade. Den mystiske farverige glød af gas kunne først forklares i det 20. århundrede. Jordens magnetfelt nær polerne kan ikke forhindre solvinden i at trænge igennem atmosfæren. Den mest aktive stråling rettet langs magnetisk induktion forårsager ionisering af atmosfæren.
Fænomener forbundet med ladningsbevægelse
Historisk set kaldes den vigtigste størrelse, der kendetegner strømmen af strøm i en leder, strømstyrken. Interessant nok har dette koncept intet at gøre med kraft i fysik. Strømstyrken, hvis formel inkluderer ladningen, der strømmer pr. tidsenhed gennem lederens tværsnit, er:
I=q/t, hvor t er ladningsflowtiden q
Faktisk er den aktuelle styrke mængden af ladning. Dens måleenhed er Ampere (A), i modsætning til N.
Beslutning af en styrkes arbejde
Tvangsindgreb på et stof ledsages af udførelse af arbejde. En krafts arbejde er en fysisk størrelse numerisk lig med produktet af kraften og den forskydning, der er passeret under dens påvirkning, og cosinus af vinklen mellem kraftens retninger og forskydningen.
Det ønskede arbejde af kraften, hvis formel er A=FScosα, inkluderer kraftens størrelse.
Kroppens handling er ledsaget af en ændring i kroppens hastighed eller deformation, hvilket indikerer samtidige ændringer i energi. Arbejdet udført af en styrke afhænger afværdier.
