Ang salitang "kapangyarihan" ay lubos na sumasaklaw sa lahat na ang pagbibigay dito ng malinaw na konsepto ay halos imposibleng gawain. Ang pagkakaiba-iba mula sa lakas ng kalamnan hanggang sa lakas ng pag-iisip ay hindi sumasaklaw sa buong hanay ng mga konsepto na namuhunan dito. Ang puwersa, na itinuturing bilang isang pisikal na dami, ay may mahusay na tinukoy na kahulugan at kahulugan. Tinutukoy ng formula ng puwersa ang isang mathematical model: ang pagdepende ng puwersa sa mga pangunahing parameter.
Kabilang sa kasaysayan ng force research ang kahulugan ng dependence sa mga parameter at experimental proof of dependence.
Power in physics
Ang Lakas ay isang sukatan ng interaksyon ng mga katawan. Ang magkatulad na pagkilos ng mga katawan sa isa't isa ay ganap na naglalarawan ng mga prosesong nauugnay sa pagbabago sa bilis o pagpapapangit ng mga katawan.
Bilang isang pisikal na dami, ang puwersa ay may isang yunit ng pagsukat (sa SI system - Newton) at isang aparato para sa pagsukat nito - isang dynamometer. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng force meter ay batay sa paghahambing ng puwersa na kumikilos sa katawan sa puwersa ng puwersa ng spring ng dynamometer.
Ang puwersa ng 1 newton ay itinuturing na puwersa kung saan ang katawan na may timbang na 1 kg ay nagbabago ng bilis nito ng 1 m sa 1 segundo.
Ang puwersa bilang dami ng vector ay tinukoy:
- direksyon ng pagkilos;
- application point;
- module, ganaplaki.
Inilalarawan ang pakikipag-ugnayan, tiyaking isaad ang mga parameter na ito.
Mga uri ng natural na pakikipag-ugnayan: gravitational, electromagnetic, malakas, mahina. Ang mga puwersa ng gravitational (ang puwersa ng unibersal na grabitasyon kasama ang iba't-ibang nito - ang puwersa ng grabidad) ay umiiral dahil sa impluwensya ng mga patlang ng gravitational na nakapalibot sa anumang katawan na may masa. Ang pag-aaral ng mga patlang ng gravitational ay hindi pa natatapos sa ngayon. Hindi pa posibleng mahanap ang pinagmulan ng field.
Ang mas malaking hanay ng mga puwersa ay nagmumula sa electromagnetic na interaksyon ng mga atom na bumubuo sa materya.
Pressure force
Kapag ang isang katawan ay nakipag-ugnayan sa Earth, ito ay nagdudulot ng pressure sa ibabaw. Ang puwersa ng presyon, ang formula kung saan ay: P=mg, ay tinutukoy ng mass ng katawan (m). Ang gravitational acceleration (g) ay may iba't ibang value sa iba't ibang latitude ng Earth.
Ang puwersa ng vertical pressure ay katumbas ng absolute value at kabaligtaran ng direksyon sa puwersa ng elasticity na nagmumula sa suporta. Nagbabago ang formula ng puwersa depende sa galaw ng katawan.
Pagbabago sa timbang ng katawan
Ang pagkilos ng isang katawan sa isang suporta dahil sa pakikipag-ugnayan sa Earth ay madalas na tinutukoy bilang ang bigat ng katawan. Kapansin-pansin, ang halaga ng timbang ng katawan ay nakasalalay sa acceleration ng paggalaw sa patayong direksyon. Sa kaso kapag ang direksyon ng acceleration ay kabaligtaran sa acceleration ng libreng pagkahulog, isang pagtaas sa timbang ay sinusunod. Kung ang acceleration ng katawan ay tumutugma sa direksyon ng libreng pagkahulog, pagkatapos ay bumababa ang bigat ng katawan. Halimbawa, habang nasa isang pataas na elevator, sa simula ng pag-akyat, ang isang tao ay nakakaramdam ng pagtaas ng timbang nang ilang sandali. Igiit na ang masa nitonagbabago, hindi. Kasabay nito, pinaghihiwalay namin ang mga konsepto ng "timbang ng katawan" at "mass" nito.
Elastikong puwersa
Kapag binago ang hugis ng isang katawan (ang pagpapapangit nito), may lalabas na puwersa na may posibilidad na ibalik ang katawan sa orihinal nitong hugis. Ang puwersang ito ay binigyan ng pangalang "elastic force". Lumilitaw ito dahil sa electrical interaction ng mga particle na bumubuo sa katawan.
Ating isaalang-alang ang pinakasimpleng deformation: tension at compression. Ang pag-igting ay sinamahan ng isang pagtaas sa mga linear na sukat ng mga katawan, habang ang compression ay sinamahan ng kanilang pagbaba. Ang halaga na nagpapakilala sa mga prosesong ito ay tinatawag na body elongation. Tukuyin natin ito ng "x". Ang formula ng nababanat na puwersa ay direktang nauugnay sa pagpahaba. Ang bawat katawan na napapailalim sa pagpapapangit ay may sariling geometriko at pisikal na mga parameter. Ang pag-asa ng nababanat na paglaban sa pagpapapangit sa mga katangian ng katawan at ang materyal na kung saan ito ginawa ay tinutukoy ng koepisyent ng pagkalastiko, tawagin natin itong higpit (k).
Ang matematikal na modelo ng elastic na pakikipag-ugnayan ay inilalarawan ng batas ni Hooke.
Ang puwersa na nagmumula sa pagpapapangit ng katawan ay nakadirekta laban sa direksyon ng pag-aalis ng mga indibidwal na bahagi ng katawan, ay direktang proporsyonal sa pagpapahaba nito:
- Fy=-kx (notation ng vector).
Ang tanda na "-" ay nagpapahiwatig ng kabaligtaran na direksyon ng pagpapapangit at puwersa.
Walang negatibong sign sa scalar form. Ang elastic force, ang formula nito ay may sumusunod na anyo Fy=kx, ay ginagamit lamang para sa elastic deformations.
Interaction ng magnetic field sa kasalukuyang
ImpluwensiyaAng magnetic field sa direktang kasalukuyang ay inilarawan ng batas ni Ampère. Sa kasong ito, ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang inilagay dito ay tinatawag na Ampère force.
Ang pakikipag-ugnayan ng magnetic field na may gumagalaw na electric charge ay nagdudulot ng force manifestation. Ang puwersa ng Ampere, na ang formula ay F=IBlsinα, ay nakasalalay sa magnetic induction ng field (B), ang haba ng aktibong bahagi ng conductor (l), ang kasalukuyang lakas (I) sa conductor at ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng kasalukuyang at ng magnetic induction.
Dahil sa huling pag-asa, maaaring pagtalunan na ang vector ng magnetic field ay maaaring magbago kapag ang konduktor ay pinaikot o ang direksyon ng kasalukuyang pagbabago. Ang panuntunan sa kaliwang kamay ay nagpapahintulot sa iyo na itakda ang direksyon ng pagkilos. Kung ang kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang magnetic induction vector ay pumasok sa palad, ang apat na daliri ay nakadirekta sa kasalukuyang nasa konduktor, pagkatapos ay ang hinlalaki na nakayuko ng 90° ay magpapakita ng direksyon ng magnetic field.
Ang paggamit ng epektong ito ng sangkatauhan ay natagpuan, halimbawa, sa mga de-koryenteng motor. Ang pag-ikot ng rotor ay sanhi ng isang magnetic field na nilikha ng isang malakas na electromagnet. Ang formula ng puwersa ay nagbibigay-daan sa iyo upang hatulan ang posibilidad ng pagbabago ng lakas ng engine. Sa pagtaas ng current o field strength, tumataas ang torque, na nagreresulta sa pagtaas ng power ng motor.
Mga tipak ng particle
Ang pakikipag-ugnayan ng magnetic field na may charge ay malawakang ginagamit sa mass spectrograph sa pag-aaral ng elementarya na mga particle.
Ang pagkilos ng field sa kasong ito ay nagiging sanhi ng paglitaw ng tinatawag na puwersaLorentz force. Kapag ang isang naka-charge na particle na gumagalaw sa isang tiyak na bilis ay pumasok sa isang magnetic field, ang puwersa ng Lorentz, na ang formula nito ay may anyo F=vBqsinα, ay nagiging sanhi ng paggalaw ng particle sa isang bilog.
Sa mathematical model na ito, ang v ay ang velocity modulus ng isang particle na ang electric charge ay q, B ay ang magnetic induction ng field, α ay ang angle sa pagitan ng mga direksyon ng velocity at magnetic induction.
Ang particle ay gumagalaw sa isang bilog (o isang arko ng isang bilog), dahil ang puwersa at bilis ay nakadirekta sa isang anggulo na 90° sa bawat isa. Ang pagbabago sa direksyon ng linear velocity ay nagiging sanhi ng hitsura ng acceleration.
Ang panuntunan ng kaliwang kamay, na tinalakay sa itaas, ay nagaganap din kapag pinag-aaralan ang puwersa ng Lorentz: kung ang kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang magnetic induction vector ay pumasok sa palad, ang apat na daliri na naka-extend sa isang linya ay nakadirekta sa kahabaan ng bilis ng isang particle na may positibong charge, pagkatapos ay nakayuko ang thumb 90° ay nagpapakita ng direksyon ng puwersa.
Mga isyu sa plasma
Interaction ng magnetic field at matter ay ginagamit sa mga cyclotron. Ang mga problema na nauugnay sa pag-aaral sa laboratoryo ng plasma ay hindi nagpapahintulot na ito ay itago sa mga saradong sisidlan. Ang isang mataas na ionized na gas ay maaari lamang umiral sa mataas na temperatura. Ang plasma ay maaaring itago sa isang lugar sa kalawakan sa pamamagitan ng magnetic field, pinaikot ang gas sa anyo ng isang singsing. Ang mga kinokontrol na thermonuclear reaction ay maaari ding pag-aralan sa pamamagitan ng pag-ikot ng high-temperature plasma sa isang filament gamit ang magnetic field.
Isang halimbawa ng pagkilos ng magnetic fieldsa vivo sa ionized gas - Aurora Borealis. Ang marilag na panoorin na ito ay nakikita sa kabila ng Arctic Circle sa taas na 100 km sa ibabaw ng mundo. Ang mahiwagang makulay na glow ng gas ay maipaliwanag lamang noong ika-20 siglo. Ang magnetic field ng daigdig malapit sa mga pole ay hindi makakapigil sa solar wind na tumagos sa atmospera. Ang pinakaaktibong radiation na nakadirekta sa mga linya ng magnetic induction ay nagdudulot ng ionization ng atmospera.
Mga penomena na nauugnay sa paggalaw ng charge
Sa kasaysayan, ang pangunahing dami na nagpapakilala sa daloy ng kasalukuyang sa isang konduktor ay tinatawag na kasalukuyang lakas. Kapansin-pansin, ang konseptong ito ay walang kinalaman sa puwersa sa pisika. Ang kasalukuyang lakas, ang formula kung saan kasama ang singil na dumadaloy sa bawat yunit ng oras sa cross section ng konduktor, ay:
I=q/t, kung saan ang t ay ang tagal ng daloy ng charge q
Sa katunayan, ang kasalukuyang lakas ay ang halaga ng singil. Ang unit ng pagsukat nito ay Ampere (A), hindi katulad ng N.
Pagtukoy sa gawain ng isang puwersa
Ang puwersang pagkilos sa isang sangkap ay sinamahan ng pagganap ng trabaho. Ang gawain ng isang puwersa ay isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng produkto ng puwersa at ang pag-aalis na dumaan sa ilalim ng pagkilos nito, at ang cosine ng anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng puwersa at displacement.
Ang gustong gawain ng puwersa, na ang pormula ay A=FScosα, kasama ang magnitude ng puwersa.
Ang pagkilos ng katawan ay sinamahan ng pagbabago sa bilis ng katawan o pagpapapangit, na nagpapahiwatig ng sabay-sabay na pagbabago sa enerhiya. Ang gawaing ginagawa ng isang puwersa ay nakasalalay samga halaga.
