Beseda "moč" je tako vseobsegajoča, da je skoraj nemogoča naloga dati jasen koncept. Raznolikost od mišične moči do moči uma ne zajema celotnega obsega konceptov, ki so vloženi v to. Sila, ki se obravnava kot fizična količina, ima dobro opredeljen pomen in definicijo. Formula sile definira matematični model: odvisnost sile od glavnih parametrov.
Zgodovina raziskav sile vključuje definicijo odvisnosti od parametrov in eksperimentalni dokaz odvisnosti.
Moč v fiziki
Moč je merilo interakcije teles. Medsebojno delovanje teles drug na drugega v celoti opisuje procese, povezane s spremembo hitrosti ali deformacijo teles.
Kot fizikalna količina ima sila mersko enoto (v sistemu SI - Newton) in napravo za njeno merjenje - dinamometer. Načelo delovanja merilnika sile temelji na primerjavi sile, ki deluje na telo, s silo sile vzmeti dinamometra.
Za silo 1 newton se šteje sila, pod katero telo mase 1 kg spremeni svojo hitrost za 1 m v 1 sekundi.
Sila kot vektorska količina je definirana:
- smer delovanja;
- točka prijave;
- modul, absolutnovelikost.
Pri opisu interakcije obvezno navedite te parametre.
Vrste naravnih interakcij: gravitacijske, elektromagnetne, močne, šibke. Gravitacijske sile (sila univerzalne gravitacije s svojo raznolikostjo - sila gravitacije) obstajajo zaradi vpliva gravitacijskih polj, ki obdajajo katero koli telo, ki ima maso. Študija gravitacijskih polj doslej še ni končana. Vira polja še ni mogoče najti.
Večji razpon sil nastane zaradi elektromagnetne interakcije atomov, ki sestavljajo snov.
tlačna sila
Ko telo deluje z Zemljo, izvaja pritisk na površje. Tlačna sila, katere formula je: P=mg, je določena s telesno maso (m). Gravitacijski pospešek (g) ima različne vrednosti na različnih zemljepisnih širinah Zemlje.
Sila navpičnega tlaka je enaka po absolutni vrednosti in v nasprotni smeri od sile elastičnosti, ki nastane v nosilcu. Formula sile se spreminja glede na gibanje telesa.
Sprememba telesne teže
Delovanje telesa na oporo zaradi interakcije z Zemljo se pogosto imenuje teža telesa. Zanimivo je, da je količina telesne teže odvisna od pospeška gibanja v navpični smeri. V primeru, ko je smer pospeška nasprotna pospešku prostega pada, opazimo povečanje teže. Če pospešek telesa sovpada s smerjo prostega pada, se teža telesa zmanjša. Na primer, medtem ko je v dvigalu na začetku vzpona človek za nekaj časa čuti povečanje teže. Trdi, da je njegova masaspreminja, ne. Hkrati ločimo pojma "telesna teža" in njena "masa".
Elastična sila
Pri spreminjanju oblike telesa (njegove deformacije) se pojavi sila, ki teži, da telo vrne v prvotno obliko. Ta sila je dobila ime "elastična sila". Nastane zaradi električne interakcije delcev, ki sestavljajo telo.
Upoštevajmo najpreprostejšo deformacijo: napetost in stiskanje. Napetost spremlja povečanje linearnih dimenzij teles, medtem ko stiskanje spremlja njihovo zmanjšanje. Vrednost, ki označuje te procese, se imenuje raztezek telesa. Označimo ga z "x". Formula elastične sile je neposredno povezana z raztezkom. Vsako telo, ki je izpostavljeno deformaciji, ima svoje geometrijske in fizične parametre. Odvisnost elastične odpornosti proti deformaciji od lastnosti telesa in materiala, iz katerega je izdelano, je določena s koeficientom elastičnosti, imenujemo ga togost (k).
Matematični model elastične interakcije je opisan s Hookeovim zakonom.
Sila, ki nastane zaradi deformacije telesa, je usmerjena proti smeri premikov posameznih delov telesa, je premo sorazmerna z njegovim raztezkom:
- Fy=-kx (vektorski zapis).
Znak "-" označuje nasprotno smer deformacije in sile.
V skalarni obliki ni negativnega predznaka. Prožna sila, katere formula ima naslednjo obliko Fy=kx, se uporablja samo za elastične deformacije.
Interakcija magnetnega polja s tokom
Vplivmagnetno polje v enosmerni tok opisuje Amperov zakon. V tem primeru se sila, s katero deluje magnetno polje na vanj nameščen vodnik s tokom, imenuje Amperova sila.
Interakcija magnetnega polja s premikajočim se električnim nabojem povzroči manifestacijo sile. Amperova sila, katere formula je F=IBlsinα, je odvisna od magnetne indukcije polja (B), dolžine aktivnega dela prevodnika (l), jakosti toka (I) v prevodniku in kota med smerjo toka in magnetno indukcijo.
Zaradi zadnje odvisnosti lahko trdimo, da se vektor magnetnega polja lahko spremeni, ko se vodnik zavrti ali spremeni smer toka. Pravilo leve roke vam omogoča, da nastavite smer delovanja. Če je leva roka postavljena tako, da vektor magnetne indukcije vstopi v dlan, so štirje prsti usmerjeni vzdolž toka v prevodniku, potem bo palec, upognjen za 90°, pokazal smer magnetno polje.
Človeštvo uporablja ta učinek, na primer v električnih motorjih. Vrtenje rotorja povzroča magnetno polje, ki ga ustvarja močan elektromagnet. Formula sile vam omogoča presojo možnosti spremembe moči motorja. S povečanjem toka ali jakosti polja se navor poveča, kar povzroči povečanje moči motorja.
Traktorije delcev
Interakcija magnetnega polja z nabojem se široko uporablja v masnih spektrografih pri preučevanju osnovnih delcev.
Dejanje polja v tem primeru povzroči pojav sile, ki se imenujeLorentzova sila. Ko nabit delec, ki se giblje z določeno hitrostjo, vstopi v magnetno polje, Lorentzova sila, katere formula ima obliko F=vBqsinα, povzroči, da se delec premika po krogu.
V tem matematičnem modelu je v modul hitrosti delca, katerega električni naboj je q, B je magnetna indukcija polja, α je kot med smerema hitrosti in magnetne indukcije..
Delec se giblje v krogu (ali loku kroga), saj sta sila in hitrost usmerjeni pod kotom 90° drug proti drugemu. Sprememba smeri linearne hitrosti povzroči videz pospeška.
Zgoraj obravnavano pravilo leve roke velja tudi pri preučevanju Lorentzove sile: če je leva roka postavljena tako, da vektor magnetne indukcije vstopi v dlan, so štirje prsti, iztegnjeni v črti, usmerjeni vzdolž hitrost pozitivno nabitega delca, potem palec upognjen 90° kaže smer sile.
Težave s plazmo
Interakcija magnetnega polja in snovi se uporablja v ciklotronih. Težave, povezane z laboratorijsko študijo plazme, ne dovoljujejo, da bi jo hranili v zaprtih posodah. Zelo ioniziran plin lahko obstaja le pri visokih temperaturah. Plazmo lahko zadržimo na enem mestu v vesolju s pomočjo magnetnih polj, ki zvijajo plin v obliki obroča. Nadzorovane termonuklearne reakcije lahko preučujemo tudi z vrtenjem visokotemperaturne plazme v filament z uporabo magnetnih polj.
Primer delovanja magnetnega poljain vivo na ioniziranem plinu - Aurora Borealis. Ta veličasten spektakel je opazen onkraj polarnega kroga na nadmorski višini 100 km nad zemeljsko površino. Skrivnostni pisani sijaj plina je bilo mogoče razložiti šele v 20. stoletju. Zemljino magnetno polje v bližini polov ne more preprečiti, da bi sončni veter prodrl v ozračje. Najbolj aktivno sevanje, usmerjeno vzdolž linij magnetne indukcije, povzroči ionizacijo atmosfere.
Pojavi, povezani s gibanjem naboja
V preteklosti se glavna količina, ki označuje tok toka v prevodniku, imenuje jakost toka. Zanimivo je, da ta koncept nima nič opraviti s silo v fiziki. Moč toka, katere formula vključuje naboj, ki teče na enoto časa skozi prečni prerez prevodnika, je:
I=q/t, kjer je t čas pretoka polnjenja q
Pravzaprav je trenutna moč količina naboja. Njegova merska enota je amper (A), za razliko od N.
Določanje dela sile
Delovanje sile na snov spremlja opravljanje dela. Delo sile je fizična količina, ki je številčno enaka zmnožku sile in premika, ki poteka pod njenim delovanjem, ter kosinus kota med smerema sile in premika.
Želeno delo sile, katere formula je A=FScosα, vključuje velikost sile.
Delovanje telesa spremlja sprememba hitrosti telesa oziroma deformacija, kar kaže na sočasne spremembe energije. Delo, ki ga opravi sila, je odvisno odvrednosti.
