Քաշը. Ամբողջական դասեր - Գիտելիքի հիպերմարկետ. Հեռախոսային փոխազդեցություն. Ուժ. Նյուտոնի երկրորդ օրենքը Ինչ է փոխվում, երբ մարմինները փոխազդում են
Հեռախոսային փոխազդեցություն. 2. Փոխազդեցության տեսակները. 3. Ուժ. 4. Ուժերը մեխանիկայի մեջ.
Պարզ դիտարկումներն ու փորձերը, օրինակ՝ սայլերով (նկ. 3), հանգեցնում են հետևյալ որակական եզրակացությունների. ա) մարմինը, որի վրա այլ մարմիններ չեն գործում, անփոփոխ է պահում իր արագությունը.
բ) մարմնի արագացումը տեղի է ունենում այլ մարմինների ազդեցության ներքո, բայց նաև կախված է հենց մարմնից. գ) մարմինների գործողությունները միմյանց վրա միշտ ունեն փոխազդեցության բնույթ. Այս եզրակացությունները հաստատվում են բնության, տեխնոլոգիայի, արտաքին տարածության երևույթները միայն իներցիոն հղման համակարգերում դիտարկելիս։
Փոխազդեցությունները միմյանցից տարբերվում են և՛ քանակապես, և՛ որակապես։ Օրինակ, պարզ է, որ որքան շատ է դեֆորմացվում զսպանակը, այնքան մեծ է նրա պարույրների փոխազդեցությունը։ Կամ, որքան մոտենան նույնանուն երկու լիցքերը, այնքան ավելի ուժեղ կգրավեն։ Փոխազդեցության ամենապարզ դեպքերում քանակական բնութագիրը ուժն է։ Ուժ - մարմինների արագացման պատճառը իներցիոն հղման շրջանակի կամ դրանց դեֆորմացիայի նկատմամբ: Ուժն է
վեկտոր ֆիզիկական մեծություն, որը փոխազդեցության ընթացքում մարմինների կողմից ձեռք բերված արագացման չափումն է։ Ուժը բնութագրվում է. ա) մոդուլով. բ) կիրառման կետ. գ) ուղղություն.
Ուժի միավորը Նյուտոնն է։ 1 նյուտոնն այն ուժն է, որը հաղորդում է 1 մ/վ արագացում 1 կգ զանգվածով մարմնին այս ուժի ուղղությամբ, եթե դրա վրա այլ մարմիններ չեն գործում: Մի քանի ուժերի արդյունքը այն ուժն է, որի գործողությունը համարժեք է այն ուժերի գործողությանը, որոնց փոխարինում է: Արդյունքը մարմնի վրա կիրառվող բոլոր ուժերի վեկտորային գումարն է:
R=F1+F2+...+Fn,.
Փոխազդեցությունները նույնպես որակապես տարբեր են իրենց հատկություններով։ Օրինակ, էլեկտրական և մագնիսական փոխազդեցությունները կապված են մասնիկների վրա լիցքերի առկայության կամ լիցքավորված մասնիկների շարժման հետ։ Էլեկտրադինամիկայի մեջ ուժերը հաշվարկելու ամենահեշտ ձևը. Ամպերի ուժը. Ֆ = ԻլԲսինա, Լորենցի ուժ - Ֆ= քվ Բսին ա., Կուլոնի ուժ - F=ք 1 ք 2 / r 2 ; և գրավիտացիոն ուժեր. համընդհանուր ձգողության օրենքը. F=գմ 1 մ 2 / r 2 . Մեխանիկական ուժերը նման են
առաձգական ուժ և շփման ուժ, առաջանում են էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության արդյունքում։ Դրանց հաշվարկման համար անհրաժեշտ է օգտագործել բանաձևեր՝ .Fynp = - kx(Հուկի օրենք), Ftr = MN - շփման ուժ.
Նյուտոնի օրենքները ձևակերպվել են փորձարարական տվյալների հիման վրա։ Նյուտոնի երկրորդ օրենքը. Արագացումը, որով մարմինը շարժվում է, ուղիղ համեմատական է մարմնի վրա ազդող բոլոր ուժերի արդյունքին, հակադարձ համեմատական է մարմնի վրա։ զանգվածը և ուղղված է այնպես, ինչպես ստացված ուժը. ա = Ֆ/ մ.
Խնդիրները լուծելու համար օրենքը հաճախ գրվում է ձևով. Ֆ= դա.
Երրորդ օրենքը ընդհանրացում է և հնչում է այսպես. Մարմինները միմյանց վրա գործում են մեծությամբ հավասար և ուղղությամբ հակառակ ուժերով։
Առաջին օրենք. Կան հղման այնպիսի շրջանակներ, որոնց նկատմամբ աստիճանաբար շարժվող մարմինը հաստատուն է պահում իր արագությունը, եթե նրա վրա այլ մարմիններ չեն գործում (կամ այլ մարմինների գործողությունը փոխհատուցվում է):
Հարց 4
Հղման իներցիոն շրջանակներ
Իներցիոն հղման համակարգեր Նյուտոնի առաջին օրենքը
Հարց 3
Նյուտոնի առաջին օրենքը- (իներցիայի օրենք) կան հղման այնպիսի շրջանակներ, որոնց նկատմամբ փոխակերպվող շարժվող մարմինը, արագությունը պահպանելով, անփոփոխ է կամ հենվում կամ շարժվում է ուղիղ գծով և միատեսակ, եթե արտաքին մարմինները չեն գործում նրա կամ դրանց վրա. գործողությունը հավասար է զրոյի, այսինքն՝ փոխհատուցվում է։
Հղման համակարգ, որտեղ գործում է իներցիայի օրենքը. նյութական կետը, երբ դրա վրա ուժեր չեն գործում (կամ գործում են փոխադարձ հավասարակշռված ուժեր), գտնվում է հանգստի վիճակում կամ միատեսակ ուղղագիծ շարժումով: IS-ի նկատմամբ շարժվող ցանկացած հղման շրջանակ: մասին. աստիճանաբար, հավասարաչափ և ուղղագիծ առաջանում է նաև I. s. մասին. Հետևաբար, տեսականորեն կարող է լինել ցանկացած թվով հավասար I. ս. օ., ունենալով այն կարևոր հատկությունը, որ ֆիզիկայի օրենքները նույնն են բոլոր նման համակարգերում (այսպես կոչված հարաբերականության սկզբունքը)։
Հեռախոսային փոխազդեցություն.Մարմնի արագությունը փոխելու պատճառը միշտ նրա փոխազդեցությունն է այլ մարմինների հետ։
Շարժիչն անջատելուց հետո մեքենան աստիճանաբար դանդաղեցնում է արագությունը և կանգնում։ Մեքենայի արագությունը փոխելու հիմնական պատճառը նրա անիվների փոխազդեցությունն է ճանապարհի մակերեսի հետ։
Գետնին անշարժ ընկած գնդակը երբեք ինքն իրեն չի շարժվում: Գնդակի արագությունը փոխվում է միայն նրա վրա այլ մարմինների, օրինակ՝ ֆուտբոլիստի ոտքերի գործողության արդյունքում։
Արագացման մոդուլների հարաբերակցության կայունությունը:Երբ երկու մարմիններ փոխազդում են, և՛ առաջին, և՛ երկրորդ մարմինների արագությունները միշտ փոխվում են, այսինքն՝ երկու մարմիններն էլ արագացումներ են ձեռք բերում։ Երկու փոխազդող մարմինների արագացման մոդուլները կարող են տարբեր լինել, բայց դրանց հարաբերակցությունը հաստատուն է ցանկացած փոխազդեցության համար.
Փոխազդեցությունները միմյանցից տարբերվում են և՛ քանակապես, և՛ որակապես։ Օրինակ, պարզ է, որ որքան շատ է դեֆորմացվում զսպանակը, այնքան մեծ է նրա պարույրների փոխազդեցությունը։ Կամ ինչքան մոտենան նույնանուն երկու լիցքերը, այնքան ավելի ուժեղ կգրավեն։ Փոխազդեցության ամենապարզ դեպքերում քանակական բնութագիրն է ուժ.
Մարմնի զանգված.Մարմնի հատկությունը, որը որոշում է նրա արագացումը այլ մարմինների հետ փոխազդեցության ժամանակ, կոչվում է իներցիա.
Մարմնի իներցիայի քանակական չափանիշը մարմնի զանգվածն է։ Որքան մեծ է մարմնի զանգվածը, այնքան քիչ արագացում է այն ստանում փոխազդեցության ժամանակ։
Ուստի ֆիզիկայում ընդունված է, որ փոխազդող մարմինների զանգվածների հարաբերակցությունը հավասար է արագացման մոդուլների հակադարձ հարաբերակցությանը.
Միջազգային համակարգում զանգվածի միավորը պլատինի և իրիդիումի համաձուլվածքից պատրաստված հատուկ ստանդարտի զանգվածն է։ Այս ստանդարտի զանգվածը կոչվում է կիլոգրամ(կգ):
Ցանկացած մարմնի զանգված կարելի է գտնել՝ իրականացնելով այս մարմնի փոխազդեցությունը ստանդարտ զանգվածի հետ։
Զանգված հասկացության սահմանմամբ փոխազդող մարմինների զանգվածների հարաբերակցությունը հավասար է դրանց արագացումների մոդուլների հակադարձ հարաբերակցությանը (5.2): Չափելով մարմնի արագացման մոդուլները և ստանդարտը, մենք կարող ենք գտնել մարմնի զանգվածի հարաբերակցությունը ստանդարտի զանգվածին.
Մարմնի զանգվածի և ստանդարտի զանգվածի հարաբերակցությունը հավասար է ստանդարտի արագացման մոդուլի և մարմնի արագացման մոդուլի հարաբերությանը դրանց փոխազդեցության ժամանակ:
Մարմնի զանգվածը կարող է արտահայտվել հղման զանգվածով.
Մարմնի զանգվածը ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է նրա իներցիան։
Ուժը մարմինների արագացման պատճառն է իներցիոն հղման շրջանակի նկատմամբ կամ դրանց դեֆորմացիան։ Ուժը վեկտորային ֆիզիկական մեծություն է, որը փոխազդեցության ընթացքում մարմինների կողմից ձեռք բերված արագացման չափումն է։ Ուժը բնութագրվում է. ա) մոդուլով. բ) կիրառման կետ. գ) ուղղություն.
Նյուտոնի երկրորդ օրենքը - մարմնի վրա ազդող ուժը հավասար է մարմնի զանգվածի և այս ուժի կողմից արձանագրված արագացման արտադրյալին:
Սահմանում 1
Ֆիզիկայի մեջ փոխազդեցությունը մասնիկների կամ մարմինների ազդեցությունն է միմյանց վրա, ինչը հանգեցնում է նրանց շարժման վիճակի փոփոխության։
Տիեզերքում մարմինների վիճակի փոփոխություն
Չնայած մարմինների միմյանց վրա ազդեցության բազմազանությանը, բնության մեջ կան միայն չորս տեսակի հիմնարար ազդեցություններ.
- ձգողականություն;
- թույլ փոխազդեցություններ;
- ուժեղ փոխազդեցություններ;
- էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններ.
Բնության մեջ ցանկացած փոփոխություն տեղի է ունենում մարմինների փոխազդեցության արդյունքում։ Վագոնի դիրքը ռելսերի վրա փոխելու համար երկաթգիծը նրան ուղարկում է լոկոմոտիվ, որը վագոնը տեղից տեղահանում և շարժման մեջ է դնում։ Առագաստանավը կարող է երկար կանգնել ափի մոտ, քանի դեռ արդար քամի է փչում, որը կազդի նրա առագաստների վրա։ Խաղալիք մեքենայի անիվները կարող են պտտվել ցանկացած արագությամբ, բայց խաղալիքը չի փոխի իր դիրքը, եթե դրա տակ տախտակ կամ քանոն չդնեն: Աղբյուրի ձևը կամ չափը կարելի է փոխել միայն դրանից մի խորտակիչ կախելով կամ ձեռքով նրա ծայրերից մեկը քաշելով։
Բնության բոլոր մարմինները գործում են միմյանց վրա կամ ուղղակիորեն ֆիզիկական դաշտերի միջոցով: Եթե դիզելային լոկոմոտիվը գործում է մեքենայի վրա և փոխում է իր արագությունը, ապա մեքենայի հակադարձ գործողության արդյունքում փոխվում է նաև դիզելաքարշի արագությունը։ Արեգակը գործում է Երկրի և մարմինների վրա՝ պահելով այն ուղեծրում։ Բայց Երկիրը նույնպես գրավում է Արեգակը, և իր հերթին փոխում է իր հետագիծը: Այնպես որ, բոլոր դեպքերում կարելի է խոսել միայն մարմինների փոխադարձ գործողության՝ փոխազդեցության մասին։
Փոխազդելիս մարմինների կամ դրանց մասերի արագությունները փոխվում են։ Մյուս կողմից, փոխազդելով տարբեր մարմինների հետ, այն կփոխի իր արագությունը տարբեր ձևերով։ Այսպիսով, առագաստանավը կարող է արագություն ձեռք բերել իր վրա քամու գործողության պատճառով։ Բայց նույն արդյունքին կարելի է հասնել առագաստանավի վրա տեղադրված շարժիչը միացնելով։ Այն կարող է շարժվել նաև առագաստանավի վրա գործող նավով մալուխի միջոցով: Որպեսզի ամեն անգամ չանվանվեն բոլոր փոխազդող մարմինները կամ մարմինները, որոնք գործում են տվյալ դրա վրա, այս բոլոր գործողությունները միավորում են ուժի հասկացությունը:
Ի՞նչ է ուժը:
Ուժը, ընկալելով այն որպես ֆիզիկական հասկացություն, կարող է լինել ավելի մեծ կամ փոքր, ինչպես նաև հաշվի առնելով մարմնի կամ նրա մասերի վիճակում դրա պատճառած փոփոխությունները։
Սահմանում 2
Ուժը ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրվում է որպես մի մարմնի գործողություն մյուսի վրա։
Վագոնի վրա դիզելային լոկոմոտիվի գործողությունը շատ ավելի ինտենսիվ կլինի, քան մի քանի բեռնիչների գործողությունը։ Դիզելային լոկոմոտիվի գործողությամբ մեքենան ավելի արագ կշարժվի և կսկսի շարժվել ավելի մեծ արագությամբ, քան երբ մեքենան հրում են բեռնիչները, որոնք թեթևակի տեղաշարժում են մեքենան կամ ընդհանրապես չեն շարժվում:
Մաթեմատիկական հաշվարկներ կատարելու համար ուժը նշվում է լատիներեն $F$ տառով։
Ինչպես բոլոր ֆիզիկական մեծությունները, այնպես էլ ուժն ունի որոշակի միավորներ։ Այսօր գիտությունը օգտագործում է մի միավոր, որը կոչվում է Նյուտոն ($H$): Այն ստացել է իր անվանումը՝ ի պատիվ գիտնական Իսահակ Նյուտոնի, ով զգալի ներդրում է ունեցել ֆիզիկամաթեմատիկական գիտության զարգացման գործում։
Ի.Նյուտոնը անգլիացի ականավոր գիտնական է, դասական ֆիզիկայի հիմնադիրը: Նրա գիտական աշխատանքները վերաբերում են մեխանիկայի, օպտիկայի, աստղագիտության և մաթեմատիկային։ Ձևակերպել է դասական մեխանիկայի օրենքները, հայտնաբերել լույսի ցրվածությունը, մշակել դիֆերենցիալ և ինտեգրալ հաշվարկ և այլն։
Ուժի չափում
Ուժը չափելու համար օգտագործվում են հատուկ սարքեր, որոնք կոչվում են դինամոմետրեր։ Պետք է նշել, որ ուժի թվային արժեքը նշելը միշտ չէ, որ բավարար է դրա գործողության տվյալները որոշելու համար։ Դուք պետք է իմանաք դրա կիրառման կետը և գործողությունների ուղղությունը:
Եթե բարձր բլոկը, որը կանգնած է սեղանի վրա, մղվում է ներքևի մասում, այն կսահի սեղանի մակերեսին: Եթե դրա վերին մասում ուժ կիրառեք, ապա այն պարզապես կշրջվի։
Հասկանալի է, որ ձողի անկման ուղղությունը կախված է նրանից, թե որ ուղղությամբ ենք այն հրում: Այսպիսով, ուժը նաև ուղղություն է: Մարմնի արագության փոփոխությունը, որի վրա գործում է այս ուժը, կախված է ուժի ուղղությունից։
Օգտագործելով գրաֆիկական մեթոդը, հնարավոր է մաթեմատիկական տարբեր գործողություններ կատարել ուժերով։ Այսպիսով, եթե մարմնի մի կետում $2H$ և $CH$ կիրառվող ուժերը գործում են նույն ուղղությամբ, ապա դրանց գործողությունը կարող է փոխարինվել մեկ ուժով, որն աշխատում է նույն ուղղությամբ, և դրա արժեքը հավասար է գումարի գումարին: ուժերից յուրաքանչյուրի արժեքները. Այս ուժի վեկտորն ունի երկարություն, որը հավասար է երկու վեկտորների երկարությունների գումարին։
Արդյունք ուժը այն ուժն է, որի գործողությունը հավասարապես գործում է որոշակի կետում մարմնի վրա կիրառվող մի քանի ուժերի վրա:
Հնարավոր է ևս մեկ դեպք, երբ մարմնի մի կետում կիրառվող ուժերը գործում են ուղիղ հակադիրներով։ Այս դեպքում դրանք կարող են փոխարինվել մեկ ուժով, որը շարժվում է ավելի մեծ ուժի ուղղությամբ, և դրա արժեքը հավասար է յուրաքանչյուր ուժի արժեքների տարբերությանը: Այս ուժի վեկտորի երկարությունը հավասար է կիրառվող ուժերի վեկտորների երկարության տարբերությանը։
Իներցիան մարմինների մշտական արագություն պահպանելու երևույթն է, երբ դրանց վրա այլ մարմիններ չեն գործում: Այս երեւույթը բաղկացած է նրանից, որ մարմնի արագությունը փոխելու համար որոշակի ժամանակ է պահանջվում։ Իներցիան հնարավոր չէ չափել, այն կարելի է միայն դիտարկել կամ վերարտադրել։
Նշենք, որ երկրային պայմաններում անհնար է ստեղծել այնպիսի հանգամանքներ, որոնց դեպքում ուժերը չեն գործում մարմնի վրա, քանի որ միշտ կա երկրային ձգողականություն, շարժառիթային դիմադրության ուժ և այլն։ Իներցիայի ֆենոմենը հայտնաբերել է հայտնի գիտնական Գալիլեո Գալիլեյը։Հարկ է նշել, որ զանգվածի ուղղակի չափման համար օգտագործվում են տարբեր կշեռքներ։ Դրանցից ամենատարածվածն ու ամենապարզը լծակայիններն են։ Այս կշեռքների վրա համեմատվում է մարմնի Երկրի հետ փոխազդեցությունը և կշեռքի վրա դրված հղման կշիռները: Գործնականում օգտագործվում են նաև այլ կշեռքներ, որոնք հարմարեցված են աշխատանքային տարբեր պայմաններին և ունեն տարբեր ձևավորում։ Այս դեպքում մեծ նշանակություն ունի զանգվածի չափման ճշգրտությունը։
Ո՞րն է մարմինների շարժման պատճառը: Այս հարցի պատասխանը տալիս է մեխանիկայի բաժինը, որը կոչվում է դինամիկա։
Ինչպե՞ս կարող եք փոխել մարմնի արագությունը, ստիպել նրան շարժվել ավելի արագ կամ դանդաղ: Միայն այլ մարմինների հետ շփվելիս: Փոխազդելիս մարմինները կարող են փոխել ոչ միայն արագությունը, այլև շարժման ուղղությունը և դեֆորմացնել՝ միաժամանակ փոխելով ձևն ու ծավալը։ Դինամիկայի մեջ մարմինների միմյանց վրա փոխազդեցության քանակական չափման համար ներմուծվում է մի մեծություն, որը կոչվում է ուժ։ Իսկ ուժի գործողության ընթացքում արագության փոփոխությունը բնութագրվում է արագացումով։ Ուժը արագացման պատճառն է։
Ուժի հայեցակարգը
Ուժը վեկտորային ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է մի մարմնի գործողությունը մյուսի վրա, որը դրսևորվում է մարմնի դեֆորմացմամբ կամ այլ մարմինների նկատմամբ նրա շարժման փոփոխությամբ։
Ուժը նշանակվում է F տառով: SI համակարգում չափման միավորը Նյուտոնն է (N), որը հավասար է այն ուժին, որի ազդեցության տակ մեկ կիլոգրամ քաշ ունեցող մարմինը ստանում է վայրկյանում մեկ մետր արագացում քառակուսում: F ուժը լիովին որոշվում է, եթե տրված են նրա մոդուլը, ուղղությունը տարածության մեջ և կիրառման կետը։
Ուժերը չափելու համար օգտագործվում է հատուկ սարք, որը կոչվում է դինամոմետր։
Քանի՞ ուժ կա բնության մեջ:
Ուժերը կարելի է բաժանել երկու տեսակի.
- Նրանք գործում են անմիջական փոխազդեցությամբ, շփման (առաձգական ուժեր, շփման ուժեր);
- Գործում են հեռավորության վրա, հեռահար (գրավիչ, ձգողականություն, մագնիսական, էլեկտրական)։
Ուղղակի փոխազդեցության դեպքում, օրինակ՝ խաղալիք ատրճանակից կրակոցը, մարմինները ունենում են ձևի և ծավալի փոփոխություն՝ համեմատած սկզբնական վիճակի հետ, այսինքն՝ սեղմման դեֆորմացիա, ձգում, կռում։ Ատրճանակի զսպանակը սեղմվում է կրակելուց առաջ, փամփուշտը դեֆորմացվում է զսպանակին դիպչելիս։ Այս դեպքում ուժերը գործում են դեֆորմացիայի պահին և անհետանում են դրա հետ մեկտեղ։ Նման ուժերը կոչվում են առաձգական: Շփման ուժերը առաջանում են մարմինների անմիջական փոխազդեցությունից, երբ դրանք գլորվում են, սահում են միմյանց նկատմամբ։
Հեռավորության վրա գործող ուժերի օրինակ է վեր նետված քարը, որը ձգողականության պատճառով այն կընկնի Երկիր, մակընթացություններ և հոսքեր, որոնք տեղի են ունենում օվկիանոսի ափերին: Քանի որ հեռավորությունը մեծանում է, այդ ուժերը նվազում են:
Կախված փոխազդեցության ֆիզիկական բնույթից՝ ուժերը կարելի է բաժանել չորս խմբի.
- թույլ;
- ուժեղ;
- ձգողականություն;
- էլեկտրամագնիսական.
Մենք բնության մեջ հանդիպում ենք այդ ուժերի բոլոր տեսակներին:
Գրավիտացիոն կամ ձգողական ուժերը ամենահամընդհանուրն են, այն, ինչ զանգված ունի, կարող է զգալ այդ փոխազդեցությունները: Նրանք ամենուր են և համատարած, բայց շատ թույլ, ուստի մենք նրանց չենք նկատում, հատկապես մեծ հեռավորությունների վրա: Գրավիտացիոն ուժերը հեռահար են, կապում են Տիեզերքի բոլոր մարմինները:
Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները տեղի են ունենում լիցքավորված մարմինների կամ մասնիկների միջև՝ էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցությամբ։ Էլեկտրամագնիսական ուժերը մեզ թույլ են տալիս տեսնել առարկաներ, քանի որ լույսը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության ձևերից մեկն է։
Թույլ և ուժեղ փոխազդեցությունները հայտնի են դարձել ատոմի կառուցվածքի և ատոմային միջուկի ուսումնասիրությամբ։ Ուժեղ փոխազդեցություններ են տեղի ունենում միջուկների մասնիկների միջև: Թույլները բնութագրում են տարրական մասնիկների փոխադարձ փոխակերպումները միմյանց, գործում են ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիաներում և միջուկների ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ։
Իսկ եթե մարմնի վրա մի քանի ուժեր գործեն:
Երբ մարմնի վրա գործում են մի քանի ուժեր, այդ գործողությունը միաժամանակ փոխարինվում է մեկ ուժով, որը հավասար է դրանց երկրաչափական գումարին: Այս դեպքում ստացված ուժը կոչվում է արդյունքային ուժ։ Այն մարմնին հաղորդում է նույն արագացումը, ինչ մարմնի վրա միաժամանակ ազդող ուժերը: Սա, այսպես կոչված, ուժերի սուպերպոզիցիոն սկզբունքն է։
Դասական ֆիզիկայի համաձայն՝ մեզ հայտնի աշխարհում մարմինների և մասնիկների փոխազդեցությունը միմյանց հետ մշտապես տեղի է ունենում։ Նույնիսկ եթե մենք դիտարկում ենք հանգստի վիճակում գտնվող առարկաներ, դա չի նշանակում, որ ոչինչ տեղի չի ունենում։ Մոլեկուլների, ատոմների և տարրական մասնիկների միջև պահող ուժերի շնորհիվ է, որ դուք կարող եք տեսնել առարկան ֆիզիկական աշխարհի մատչելի և հասկանալի նյութի տեսքով:
Մարմինների փոխազդեցությունը բնության և կյանքի մեջ
Ինչպես գիտենք մեր սեփական փորձից, երբ ինչ-որ բանի վրա ես ընկնում, հարվածում, բախվում ինչ-որ բանի, դա տհաճ ու ցավալի է ստացվում։ Դու հրում ես մեքենան, կամ բաց անցորդը բախվում է քեզ։ Այս կամ այն կերպ դու շփվում ես արտաքին աշխարհի հետ։ Ֆիզիկայի մեջ այս երեւույթը ստացել է «մարմինների փոխազդեցության» սահմանումը։ Եկեք մանրամասն քննարկենք, թե ժամանակակից դասական գիտությունը ինչ տեսակների է բաժանում դրանք։
Մարմնի փոխազդեցության տեսակները
Բնության մեջ կան չորս տեսակի մարմինների փոխազդեցություն. Առաջինը՝ բոլորին հայտնի, մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցությունն է։ Մարմինների զանգվածը որոշում է, թե որքան ուժեղ է ձգողականությունը:
Այն պետք է բավականաչափ մեծ լինի, որպեսզի մենք նկատենք: Հակառակ դեպքում, այս տեսակի փոխազդեցության դիտարկումն ու գրանցումը բավականին դժվար է։ Տիեզերքը այն վայրն է, որտեղ հսկայական զանգված ունեցող տիեզերական մարմինների օրինակով միանգամայն հնարավոր է դիտարկել ձգողականության ուժերը։
Ձգողության և մարմնի զանգվածի միջև կապը
Մարմինների փոխազդեցության էներգիան ուղիղ համեմատական է զանգվածին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։ Սա ժամանակակից գիտության սահմանման համաձայն։
Ձեր և մեր մոլորակի բոլոր առարկաների գրավչությունը պայմանավորված է նրանով, որ զանգված ունեցող երկու մարմինների միջև գոյություն ունի փոխազդեցության ուժ: Հետևաբար, վեր նետված առարկան հետ է ձգվում դեպի Երկրի մակերես: Մոլորակը բավականին զանգվածային է, ուստի գործողության ուժը շոշափելի է: Ձգողականությունը ստիպում է մարմիններին փոխազդել: Մարմինների զանգվածը հնարավորություն է տալիս դրսևորել և գրանցել այն։
Ձգողականության բնույթը պարզ չէ
Այս երևույթի բնույթն այսօր շատ հակասություններ և ենթադրություններ է առաջացնում, բացի փաստացի դիտարկումից և զանգվածի և ձգողության միջև ակնհայտ կապից, ձգողականություն առաջացնող ուժը չի բացահայտվել: Չնայած այսօր կան մի շարք փորձեր՝ կապված արտաքին տիեզերքում գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման հետ։ Ավելի ճշգրիտ ենթադրություն ժամանակին արել է Ալբերտ Էյնշտեյնը.
Նա ձևակերպեց այն վարկածը, որ գրավիտացիոն ուժը տարածություն-ժամանակի հյուսվածքի կորության արդյունքն է դրանում տեղակայված մարմինների կողմից։
Հետագայում, երբ տարածությունը տեղաշարժվում է նյութի կողմից, այն ձգտում է վերականգնել իր ծավալը: Էյնշտեյնը ենթադրեց, որ նյութի ուժի և խտության միջև կա հակադարձ կապ:
Այս կախվածության տեսողական դրսևորման օրինակ են սև խոռոչները, որոնք ունեն նյութի և ձգողականության աներևակայելի խտություն, որը կարող է գրավել ոչ միայն տիեզերական մարմինները, այլև լույսը:
Ձգողության բնույթի ազդեցության շնորհիվ է, որ մարմինների փոխազդեցության ուժն ապահովում է մոլորակների, աստղերի և տիեզերական այլ օբյեկտների գոյությունը։ Բացի այդ, որոշ առարկաների պտույտը մյուսների շուրջ առկա է նույն պատճառով:
Էլեկտրամագնիսական ուժեր և առաջընթաց
Մարմինների էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը ինչ-որ չափով հիշեցնում է գրավիտացիոն, բայց շատ ավելի ուժեղ։ Դրա գոյության պատճառը դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունն է։ Իրականում դա առաջացնում է էլեկտրամագնիսական դաշտի առաջացում։
Այն առաջանում է մարմնի (մարմինների) կողմից կամ ներծծվում կամ առաջացնում է լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը։ Այս գործընթացը շատ կարևոր դեր է խաղում կենդանի բջջի կենսաբանական գործունեության և դրա մեջ նյութերի վերաբաշխման գործում։
Բացի այդ, ուժերի էլեկտրամագնիսական դրսևորման վառ օրինակ է սովորական էլեկտրական հոսանքը՝ մոլորակի մագնիսական դաշտը։ Մարդկությունը լայնորեն օգտագործում է այս ուժը տվյալների փոխանցման համար: Սրանք բջջային կապ, հեռուստատեսություն, GPRS և շատ ավելին են:
Մեխանիկայի մեջ դա արտահայտվում է առաձգականության, շփման տեսքով։ Տեսողական փորձը, որը ցույց է տալիս այս ուժի առկայությունը, բոլորին հայտնի է դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից: Սա էբոնիտային դարակը մետաքսե կտորով քսելն է։ Մակերեւույթի վրա առաջացած բացասական լիցք ունեցող մասնիկները գրավում են լույսի առարկաներին։ Ամենօրյա օրինակը սանրն ու մազերն են։ Մազերի միջով պլաստիկի մի քանի շարժումներից հետո նրանց միջև գրավչություն է առաջանում։
Հարկ է նշել կողմնացույցը և Երկրի մագնիսական դաշտը։ Սլաքը մագնիսացված է և ծայրեր ունի դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկներով, ինչի արդյունքում այն արձագանքում է մոլորակի մագնիսական դաշտին։ Շրջում է իր «դրական» ծայրը բացասական մասնիկների ուղղությամբ և հակառակը։
Փոքր չափերով, բայց հզորությամբ մեծ
Ինչ վերաբերում է ուժեղ փոխազդեցությանը, ապա դրա առանձնահատկությունը որոշակիորեն հիշեցնում է ուժերի էլեկտրամագնիսական ձևը: Դրա պատճառը դրական և բացասական լիցքավորված տարրերի առկայությունն է։ Էլեկտրամագնիսական ուժի նման, հակառակ լիցքերի առկայությունը հանգեցնում է մարմինների փոխազդեցության։ Մարմինների զանգվածը և նրանց միջև հեռավորությունը շատ փոքր է։ Սա ենթաատոմային աշխարհի տարածքն է, որտեղ նման առարկաները կոչվում են մասնիկներ:
Այս ուժերը գործում են ատոմային միջուկի շրջանում և կապ են ապահովում պրոտոնների, էլեկտրոնների, բարիոնների և այլ տարրական մասնիկների միջև։ Նրանց չափերի ֆոնին, համեմատած խոշոր օբյեկտների հետ, լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը շատ ավելի ուժեղ է, քան էլեկտրամագնիսական տեսակի ուժերի հետ։
Թույլ ուժեր և ռադիոակտիվություն
Փոխազդեցության թույլ տեսակը անմիջականորեն կապված է անկայուն մասնիկների քայքայման հետ և ուղեկցվում է տարբեր տեսակի ճառագայթման արձակմամբ՝ ալֆա, բետա և գամմա մասնիկների տեսքով։ Որպես կանոն, նմանատիպ բնութագրեր ունեցող նյութերն ու նյութերը կոչվում են ռադիոակտիվ։
Այս տեսակի ուժը կոչվում է թույլ, քանի որ այն ավելի թույլ է, քան փոխազդեցության էլեկտրամագնիսական և ուժեղ տեսակը: Այնուամենայնիվ, այն ավելի հզոր է, քան գրավիտացիոն փոխազդեցությունը: Այս գործընթացում մասնիկների միջև հեռավորությունները շատ փոքր են՝ մոտ 2·10 −18 մետր:
Ուժի հայտնաբերման և մի շարք հիմնարարների մեջ դրա սահմանման փաստը տեղի ունեցավ բոլորովին վերջերս։
1896 թվականին Անրի Բեքերելի կողմից նյութերի, մասնավորապես ուրանի աղերի ռադիոակտիվության երևույթի հայտնաբերմամբ սկսվեց ուժերի փոխազդեցության այս տեսակի ուսումնասիրությունը։
Չորս ուժեր ստեղծել են տիեզերքը
Ամբողջ տիեզերքը գոյություն ունի ժամանակակից գիտության կողմից հայտնաբերված չորս հիմնարար ուժերի շնորհիվ: Դրանք առաջացրել են տիեզերք, գալակտիկաներ, մոլորակներ, աստղեր և տարբեր գործընթացներ այն տեսքով, որով մենք դիտում ենք այն: Այս փուլում բնության հիմնարար ուժերի սահմանումը համարվում է ամբողջական, բայց, հնարավոր է, ժամանակի ընթացքում մենք կիմանանք նոր ուժերի առկայության մասին, և տիեզերքի էության մասին գիտելիքը մեզ մեկ քայլ ավելի մոտ կլինի: