Υπάρχουν πολλά στη φύση ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙδυνάμεις: βαρύτητα, βαρύτητα, Lorentz, Ampère, αλληλεπιδράσεις σταθερών φορτίων κ.λπ., αλλά όλες τελικά καταλήγουν σε έναν μικρό αριθμό θεμελιωδών (βασικών) αλληλεπιδράσεων. Η σύγχρονη φυσική πιστεύει ότι υπάρχουν μόνο τέσσερις τύποι δυνάμεων ή τέσσερις τύποι αλληλεπιδράσεων στη φύση:
1) βαρυτική αλληλεπίδραση (που πραγματοποιείται μέσω βαρυτικών πεδίων).
2) ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση (που πραγματοποιείται μέσω ηλεκτρομαγνητικών πεδίων).
3) πυρηνικό (ή ισχυρό) (εξασφαλίζει τη σύνδεση των σωματιδίων στον πυρήνα).
4) αδύναμος (υπεύθυνος για τις διαδικασίες αποσύνθεσης στοιχειωδών σωματιδίων).
Στο πλαίσιο της κλασικής μηχανικής, ασχολείται κανείς με τις βαρυτικές και ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις, καθώς και με τις ελαστικές δυνάμεις και τις δυνάμεις τριβής.
Βαρυτικές δυνάμεις (βαρυτικές δυνάμεις) είναι οι δυνάμεις έλξης που υπακούουν στο νόμο βαρύτητα. Οποιαδήποτε δύο σώματα έλκονται μεταξύ τους με δύναμη της οποίας το μέτρο είναι ευθέως ανάλογο με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογο με το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης:
όπου \u003d 6,67 × 10 -11 N × m 2 / kg 2 είναι η σταθερά βαρύτητας.
Βαρύτητα- η δύναμη με την οποία το σώμα έλκεται από τη Γη. Υπό την επίδραση της δύναμης έλξης προς τη Γη, όλα τα σώματα πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση σε σχέση με την επιφάνεια της Γης, που ονομάζεται επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, κάθε σώμα επηρεάζεται από μια δύναμη που ονομάζεται βαρύτητα. Είναι προσκολλημένο στο κέντρο βάρους.
Το βάρος–Μελάσπη με την οποία το σώμα, έλκεται από τη Γη, δρα σε ανάρτηση ή στήριγμα . Σε αντίθεση με τη βαρύτητα, η οποία είναι μια βαρυτική δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα σώμα, το βάρος είναι μια ελαστική δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα στήριγμα ή ανάρτηση. Η βαρύτητα είναι ίση με το βάρος μόνο όταν το στήριγμα ή η ανάρτηση είναι ακίνητο σε σχέση με τη Γη. Το μέτρο του βάρους μπορεί να είναι είτε μεγαλύτερο είτε μικρότερο από τη δύναμη της βαρύτητας. Στην περίπτωση μιας επιταχυνόμενης κίνησης ενός στηρίγματος (για παράδειγμα, ένας ανελκυστήρας που φέρει φορτίο), η εξίσωση κίνησης (λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η δύναμη αντίδρασης του στηρίγματος είναι ίση σε μέγεθος με το βάρος, αλλά έχει το αντίθετο πρόσημο ): Þ. Εάν η κίνηση είναι πάνω, κάτω: .
Όταν ένα σώμα βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση, το βάρος του είναι μηδέν, δηλ. είναι σε κατάσταση έλλειψη βαρύτητας.
ελαστικές δυνάμειςπροκύπτουν ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των σωμάτων, που συνοδεύεται από την παραμόρφωσή τους. Η ελαστική (οιονεί ελαστική) δύναμη είναι ανάλογη με τη μετατόπιση του σωματιδίου από τη θέση ισορροπίας και κατευθύνεται προς τη θέση ισορροπίας:
Δυνάμεις τριβήςπροκύπτουν λόγω της ύπαρξης δυνάμεων αλληλεπίδρασης μεταξύ μορίων και ατόμων σωμάτων που έρχονται σε επαφή. Οι δυνάμεις των αγκαθιών: α) προκύπτουν όταν δύο κινούμενα σώματα έρχονται σε επαφή. β) ενεργούν παράλληλα με την επιφάνεια επαφής. δ) στρέφεται ενάντια στην κίνηση του σώματος.
Η τριβή μεταξύ των επιφανειών των στερεών απουσία οποιουδήποτε ενδιάμεσου στρώματος ή λιπαντικού ονομάζεται στεγνός. τριβή μεταξύ στερεόςκαι υγρό ή αέριο μέσο, καθώς και μεταξύ των στρωμάτων ενός τέτοιου μέσου ονομάζεται ιξώδηςή υγρό.Υπάρχουν τρεις τύποι ξηρής τριβής: στατική τριβή, τριβή ολίσθησης και τριβή κύλισης.
στατική δύναμη τριβήςείναι η δύναμη που ασκείται μεταξύ δύο σωμάτων σε επαφή όταν αυτά βρίσκονται σε ηρεμία. Είναι ίσο σε μέγεθος και αντίθετα κατευθυνόμενο στη δύναμη που αναγκάζει το σώμα να κινηθεί: ; , όπου m είναι ο συντελεστής τριβής.
Η δύναμη τριβής ολίσθησης προκύπτει όταν ένα σώμα ολισθαίνει πάνω από την επιφάνεια ενός άλλου: και κατευθύνεται εφαπτομενικά στις επιφάνειες τριβής στην αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση αυτού του σώματος σε σχέση με το άλλο. Ο συντελεστής τριβής ολίσθησης εξαρτάται από το υλικό των σωμάτων, την κατάσταση των επιφανειών και από τη σχετική ταχύτητα των σωμάτων.
Όταν ένα σώμα κυλά στην επιφάνεια ενός άλλου, δύναμη τριβής κύλισης, που εμποδίζει το σώμα να κυλήσει. Η δύναμη τριβής κύλισης με τα ίδια υλικά των σωμάτων επαφής είναι πάντα μικρότερη από τη δύναμη τριβής ολίσθησης. Αυτό χρησιμοποιείται στην πράξη, αντικαθιστώντας τα απλά ρουλεμάν με ρουλεμάν με σφαιρίδια ή κυλίνδρους.
Οι ελαστικές δυνάμεις και οι δυνάμεις τριβής καθορίζονται από τη φύση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων μιας ουσίας που είναι ηλεκτρομαγνητικής προέλευσης, επομένως, είναι ηλεκτρομαγνητικής προέλευσης από τη φύση τους. Οι βαρυτικές και ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις είναι θεμελιώδεις - δεν μπορούν να αναχθούν σε άλλες, περισσότερο απλές δυνάμεις. Οι ελαστικές δυνάμεις και οι δυνάμεις τριβής δεν είναι θεμελιώδεις. Οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις χαρακτηρίζονται από απλότητα και ακρίβεια των νόμων.
Θεμελιώδεις Αλληλεπιδράσεις
Στη φύση, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία φυσικών συστημάτων και δομών, τα χαρακτηριστικά και η ανάπτυξη των οποίων εξηγούνται από την αλληλεπίδραση των υλικών αντικειμένων, δηλαδή την αμοιβαία δράση μεταξύ τους. Ακριβώς Η αλληλεπίδραση είναι ο κύριος λόγος για την κίνηση της ύλης και είναι χαρακτηριστικό όλων των υλικών αντικειμένων, ανεξάρτητα από την προέλευσή τους και τη συστημική τους οργάνωση. Η αλληλεπίδραση είναι καθολική, όπως και η κίνηση. Τα αλληλεπιδρώντα αντικείμενα ανταλλάσσουν ενέργεια και ορμή (αυτά είναι τα κύρια χαρακτηριστικά της κίνησής τους). ΣΤΟ κλασική φυσικήΗ αλληλεπίδραση καθορίζεται από τη δύναμη με την οποία ένα υλικό αντικείμενο δρα σε ένα άλλο. Για πολύ καιρό το παράδειγμα ήταν η έννοια της δράσης μεγάλης εμβέλειας - η αλληλεπίδραση υλικών αντικειμένων που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση το ένα από το άλλο και μεταδίδεται μέσω του κενού χώρου αμέσως. Προς το παρόν, ένα άλλο πειραματικά επιβεβαιωμένο - η έννοια της δράσης μικρής εμβέλειας - η αλληλεπίδραση μεταδίδεται χρησιμοποιώντας φυσικά πεδία με πεπερασμένη ταχύτητα, που δεν υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός στο κενό.Το φυσικό πεδίο είναι ένα ειδικό είδος ύλης που εξασφαλίζει την αλληλεπίδραση των υλικών αντικειμένων και των συστημάτων τους (τα ακόλουθα πεδία: ηλεκτρομαγνητικό, βαρυτικό, πεδίο πυρηνικών δυνάμεων - αδύναμο και ισχυρό). Η πηγή του φυσικού πεδίου είναι τα στοιχειώδη σωματίδια (ηλεκτρομαγνητικά - φορτισμένα σωματίδια), στην κβαντική θεωρία, η αλληλεπίδραση οφείλεται στην ανταλλαγή κβαντικών πεδίου μεταξύ των σωματιδίων.
Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις στη φύση: ισχυρές, ηλεκτρομαγνητικές, αδύναμες και βαρυτικές, οι οποίες καθορίζουν τη δομή του περιβάλλοντος κόσμου.
Ισχυρή αλληλεπίδραση(πυρηνική αλληλεπίδραση) - η αμοιβαία έλξη των συστατικών μερών των ατομικών πυρήνων (πρωτόνια και νετρόνια) και δρα σε απόσταση περίπου 10 -1 3 cm, μεταδίδεται από γκλουόνια. Από την άποψη της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, το πρωτόνιο και το νετρόνιο είναι διαφορετικά σωματίδια, αφού το πρωτόνιο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο και το νετρόνιο όχι. Αλλά από την άποψη της ισχυρής αλληλεπίδρασης, αυτά τα σωματίδια δεν διακρίνονται, καθώς σε σταθερή κατάσταση το νετρόνιο είναι ένα ασταθές σωματίδιο και διασπάται σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και νετρίνο, αλλά στο πλαίσιο του πυρήνα γίνεται παρόμοιο σε ιδιότητες σε ένα πρωτόνιο, γι' αυτό εισήχθη ο όρος "νουκλεόνιο" (από το λατ. πυρήνας- πυρήνας)» και ένα πρωτόνιο με ένα νετρόνιο άρχισε να θεωρείται ως δύο διαφορετικές καταστάσεις του νουκλεονίου. Όσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση των νουκλεονίων στον πυρήνα, τόσο πιο σταθερός είναι ο πυρήνας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ειδική ενέργεια δέσμευσης.
Σε μια σταθερή ουσία, η αλληλεπίδραση μεταξύ πρωτονίων και νετρονίων σε όχι πολύ υψηλές θερμοκρασίες ενισχύεται, αλλά εάν συμβεί σύγκρουση πυρήνων ή μερών τους (νουκλεόνια υψηλής ενέργειας), τότε συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις, οι οποίες συνοδεύονται από την απελευθέρωση τεράστιας ενέργειας .
Κάτω από ορισμένες συνθήκες, η ισχυρή αλληλεπίδραση δεσμεύει πολύ έντονα τα σωματίδια στους ατομικούς πυρήνες - συστήματα υλικώνμε υψηλή δεσμευτική ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος που οι πυρήνες των ατόμων είναι πολύ σταθεροί, είναι δύσκολο να καταστραφούν.
Χωρίς ισχυρές αλληλεπιδράσεις, δεν θα υπήρχαν ατομικοί πυρήνες και τα αστέρια και ο Ήλιος δεν θα μπορούσαν να παράγουν θερμότητα και φως λόγω της πυρηνικής ενέργειας.
Ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδρασημεταδίδεται χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Ένα ηλεκτρικό πεδίο εμφανίζεται όταν υπάρχουν ηλεκτρικά φορτία και ένα μαγνητικό πεδίο όταν κινούνται. Ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο - αυτή είναι η πηγή ενός εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου. Αυτός ο τύπος αλληλεπίδρασης είναι χαρακτηριστικός των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Ο φορέας της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης είναι ένα φωτόνιο που δεν έχει φορτίο - ένα κβάντο του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Στη διαδικασία της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, τα ηλεκτρόνια και οι ατομικοί πυρήνες συνδυάζονται σε άτομα, τα άτομα - σε μόρια. Κατά μία έννοια, αυτή η αλληλεπίδραση είναι θεμελιώδης στη χημεία και τη βιολογία.
Λαμβάνουμε περίπου το 90% των πληροφοριών για τον κόσμο γύρω μας μέσω ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, αφού διάφορες αθροιστικές καταστάσεις ύλης, τριβής, ελαστικότητας κ.λπ. καθορίζονται από τις δυνάμεις της διαμοριακής αλληλεπίδρασης, οι οποίες είναι ηλεκτρομαγνητικής φύσης. Οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις περιγράφονται από τους νόμους του Coulomb, του Ampere και της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του Maxwell.
Η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση είναι η βάση για τη δημιουργία διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών, ραδιόφωνων, τηλεοράσεων, υπολογιστών κ.λπ. Είναι περίπου χίλιες φορές πιο αδύναμο από ένα ισχυρό, αλλά πολύ πιο μακρινό.
Χωρίς Οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις δεν θα ήταν άτομα, μόρια, μακρο-αντικείμενα, θερμότητα και φως.
3. Αδύναμη αλληλεπίδρασηίσως μεταξύ διαφορετικών σωματιδίων, εκτός από ένα φωτόνιο, είναι μικρής εμβέλειας και εκδηλώνεται σε αποστάσεις μικρότερες από το μέγεθος του ατομικού πυρήνα 10 -15 - 10 -22 εκ. Η ασθενής αλληλεπίδραση είναι πιο αδύναμη από την ισχυρή αλληλεπίδραση και οι διαδικασίες με ασθενή αλληλεπίδραση προχωρούν πιο αργά παρά με ισχυρή αλληλεπίδραση. Υπεύθυνος για τη διάσπαση ασταθών σωματιδίων (π.χ. η μετατροπή ενός νετρονίου σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο, αντινετρίνο). Λόγω αυτής της αλληλεπίδρασης τα περισσότερα σωματίδια είναι ασταθή. Ασθενείς φορείς αλληλεπίδρασης είναι τα ιόντα, σωματίδια με μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων. Λόγω αυτής της αλληλεπίδρασης, ο Ήλιος λάμπει (ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο, ποζιτρόνιο, νετρίνο, το εκπεμπόμενο νετρίνο έχει τεράστια διεισδυτική δύναμη).
Χωρίς αδύναμες αλληλεπιδράσεις, οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό του Ήλιου και των άστρων δεν θα ήταν δυνατές και δεν θα προέκυπταν νέα αστέρια.
4. Βαρυτική αλληλεπίδρασητο πιο αδύναμο δεν λαμβάνεται υπόψη στη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων, αφού στις χαρακτηριστικές τους αποστάσεις (10 -13 cm) τα φαινόμενα είναι μικρά και σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις (10 -33 cm) και σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, η βαρύτητα γίνεται σημαντική και αρχίζουν να εμφανίζονται ασυνήθιστες ιδιότητες του φυσικού κενού.
Βαρύτητα (από το λατινικό gravitas - "βαρύτητα") - η θεμελιώδης αλληλεπίδραση είναι μεγάλης εμβέλειας (αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από το πώς κινείται ένα τεράστιο σώμα, σε οποιοδήποτε σημείο του χώρου το βαρυτικό δυναμικό εξαρτάται μόνο από τη θέση του σώματος σε μια δεδομένη στιγμή ) και σε αυτό υπόκεινται όλα τα υλικά σώματα . Βασικά, η βαρύτητα παίζει καθοριστικό ρόλο σε μια κοσμική κλίμακα, Megaworld.
Στο πλαίσιο της κλασικής μηχανικής περιγράφεται η βαρυτική αλληλεπίδραση ο νόμος της βαρύτητας Newton, ο οποίος δηλώνει ότι η δύναμη της βαρυτικής έλξης μεταξύ δύο υλικών σημείων μάζας Μ 1 και Μ 2 χωρίζονται από απόσταση R, υπάρχει
Οπου σολείναι η σταθερά της βαρύτητας.
Χωρίς βαρυτικές αλληλεπιδράσεις δεν υπήρχαν γαλαξίες, αστέρια, πλανήτες, εξέλιξη του Σύμπαντος.
Ο χρόνος κατά τον οποίο λαμβάνει χώρα ο μετασχηματισμός των στοιχειωδών σωματιδίων εξαρτάται από την ισχύ της αλληλεπίδρασης (με ισχυρή αλληλεπίδραση, οι πυρηνικές αντιδράσεις συμβαίνουν μέσα σε 10 -24 - 10 -23 s., με ηλεκτρομαγνητικές - αλλαγές συμβαίνουν μέσα σε 10 -19 - 10 -21 s. ., με ασθενή αποσύνθεση εντός 10 -10 s.).
Όλες οι αλληλεπιδράσεις είναι απαραίτητες και επαρκείς για την οικοδόμηση ενός πολύπλοκου και διαφορετικού υλικού κόσμου, από τον οποίο, σύμφωνα με τους επιστήμονες, μπορεί κανείς να αποκτήσει υπερδύναμη(σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες ή ενέργειες, και οι τέσσερις δυνάμεις συνδυάζονται για να σχηματιστούν ένας).
« Φυσική - 10η τάξη "
Στο Κεφάλαιο 2, εισαγάγαμε την έννοια της δύναμης ως ποσοτικού μέτρου της δράσης ενός σώματος σε ένα άλλο.
Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εξετάσουμε ποιες δυνάμεις θεωρούνται στη μηχανική, τι καθορίζει τις τιμές τους.
Πόσα είδη δυνάμεων υπάρχουν στη φύση;
Καταγράψτε τις δυνάμεις που γνωρίζετε.
Τι φύση έχουν - βαρυτική ή ηλεκτρομαγνητική;
Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι έχουμε αναλάβει ένα συντριπτικό και αδιάλυτο έργο: υπάρχει άπειρος αριθμός σωμάτων στη Γη και έξω από αυτήν.
Αλληλεπιδρούν διαφορετικά.
πυρηνικές δυνάμειςενεργούν μεταξύ σωματιδίων σε ατομικούς πυρήνες και καθορίζουν τις ιδιότητες των πυρήνων.
Το εύρος των πυρηνικών δυνάμεων είναι πολύ περιορισμένο.
Φαίνονται μόνο μέσα. ατομικούς πυρήνες(δηλαδή σε αποστάσεις της τάξης των 10 -15 m).
Ήδη σε αποστάσεις μεταξύ σωματιδίων της τάξης των 10 -13 m (χίλιες φορές μικρότερα από το μέγεθος ενός ατόμου - 10 -10 m), δεν εμφανίζονται καθόλου.
Αδύναμες αλληλεπιδράσειςπροκαλούν αμοιβαίους μετασχηματισμούς στοιχειωδών σωματιδίων, καθορίζουν τη ραδιενεργή διάσπαση των πυρήνων, αντιδράσεις θερμοπυρηνικής σύντηξης.
Εμφανίζονται σε ακόμη μικρότερες αποστάσεις, της τάξης των 10 -17 m.
Οι πυρηνικές δυνάμεις είναι οι πιο ισχυρές στη φύση.
Εάν η ένταση των πυρηνικών δυνάμεων ληφθεί ως ενότητα, τότε η ένταση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων θα είναι 10 -2, η βαρυτική - 10-40, οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις - 10 -16.
Ισχυρές (πυρηνικές) και αδύναμες αλληλεπιδράσεις εκδηλώνονται σε τόσο μικρές αποστάσεις όταν οι νόμοι της Νευτώνειας μηχανικής, και μαζί τους η έννοια της μηχανικής δύναμης, χάνουν το νόημά τους.
Η ένταση των ισχυρών και ασθενών αλληλεπιδράσεων μετριέται σε μονάδες ενέργειας (σε ηλεκτρονιοβολτ) και όχι σε μονάδες δύναμης, και επομένως η χρήση του όρου «δύναμη» σε αυτές εξηγείται από την παράδοση αιώνων στην εξήγηση όλων των φαινομένων. στον περιβάλλοντα κόσμο με τη δράση «δυνάμεων» χαρακτηριστικών κάθε φαινομένου.
Στη μηχανική, θα εξετάσουμε μόνο τις βαρυτικές και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις.
Δυνάμεις στη μηχανική.
Στη μηχανική, συνήθως αντιμετωπίζουν τρεις τύπους δυνάμεων - δυνάμεις βαρύτητας, ελαστικές δυνάμεις και δυνάμεις τριβής.
Πηγή: "Φυσική - 10η τάξη", 2014, σχολικό βιβλίο Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky
Δυναμική - Φυσική, εγχειρίδιο για τη 10η τάξη - Φυσική τάξης
Ποιες είναι οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης; Σε ποια αρχή χτίζονται οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις; Είναι δυνατή η ύπαρξη μιας νέας θεμελιώδους αλληλεπίδρασης; Ο Διδάκτωρ Φυσικών και Μαθηματικών Επιστημών Ντμίτρι Καζάκοφ απαντά σε αυτές και σε άλλες ερωτήσεις.
Έτσι σχολική φυσικήβρισκόμαστε αντιμέτωποι με την έννοια της «εξουσίας». Οι δυνάμεις είναι διαφορετικές: υπάρχει μια ελκτική δύναμη, μια δύναμη τριβής, μια δύναμη κύλισης, μια ελαστική δύναμη. Υπάρχουν πολλά διαφορετικές δυνάμεις. Δεν είναι όλες αυτές οι δυνάμεις θεμελιώδεις - πολύ συχνά η δύναμη είναι δευτερεύον φαινόμενο. Για παράδειγμα, η δύναμη της τριβής είναι ένα δευτερεύον φαινόμενο - στην πραγματικότητα, είναι η αλληλεπίδραση των μορίων. Και ακόμη και η αλληλεπίδραση των μορίων μπορεί να είναι δευτερεύουσα. Για παράδειγμα, σε μοριακή φυσικήυπάρχουν δυνάμεις van der Waals. Αυτές οι δυνάμεις είναι δευτερεύουσα συνέπεια των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.
Θα ήθελα να φτάσω στο κάτω μέρος της πιο θεμελιώδους δύναμης: ποιες είναι οι θεμελιώδεις δυνάμεις στη φύση, που καθορίζουν τα πάντα, από τις οποίες χτίζονται όλες οι δευτερεύουσες δυνάμεις; Οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις ή ηλεκτρικές δυνάμεις είναι οι θεμελιώδεις δυνάμεις όπως τις καταλαβαίνουμε σήμερα. Ο νόμος του Coulomb, γνωστός από τη σχολική φυσική, είναι ένας θεμελιώδης νόμος, αλλά έχει τη δική του γενίκευση, προκύπτει από τις εξισώσεις του Maxwell. Οι εξισώσεις του Maxwell περιγράφουν γενικά όλες τις ηλεκτρικές και μαγνητικές δυνάμεις στη φύση, επομένως οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις είναι οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης.
Ένα άλλο παράδειγμα των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης είναι η βαρύτητα. Από το σχολείο, είναι γνωστός ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα, ο οποίος έχει πλέον γενικευτεί στις εξισώσεις του Αϊνστάιν - τώρα έχουμε τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν. Η δύναμη της βαρύτητας είναι επίσης μια θεμελιώδης αλληλεπίδραση στη φύση. Και κάποτε φαινόταν ότι υπήρχαν μόνο αυτές οι δύο θεμελιώδεις δυνάμεις. Αργότερα όμως κατάλαβαν ότι δεν ήταν έτσι. Συγκεκριμένα, όταν ανακαλύφθηκε ο ατομικός πυρήνας και προέκυψε το πρόβλημα να κατανοήσουμε γιατί τα σωματίδια διατηρούνται μέσα στον πυρήνα και δεν πετούν χώρια, εισήχθη η έννοια των πυρηνικών δυνάμεων. Αυτές οι πυρηνικές δυνάμεις έχουν μετρηθεί, κατανοηθεί, περιγραφεί. Αλλά αργότερα αποδείχθηκε ότι είναι επίσης μη θεμελιώδεις - οι πυρηνικές δυνάμεις κατά μία έννοια μοιάζουν με τις δυνάμεις του Van der Waals.
Οι πραγματικά θεμελιώδεις δυνάμεις που εξασφαλίζουν την ισχυρή αλληλεπίδραση είναι οι δυνάμεις μεταξύ των κουάρκ. αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και ως δευτερεύον αποτέλεσμα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η θεμελιώδης αλληλεπίδραση είναι η αλληλεπίδραση των κουάρκ μέσω της ανταλλαγής γκλουονίων - αυτή είναι η τρίτη θεμελιώδης δύναμη στη φύση.
Αλλά η ιστορία δεν τελειώνει ούτε εκεί. Αποδεικνύεται ότι οι διασπάσεις των στοιχειωδών σωματιδίων - και όλα τα βαριά σωματίδια διασπώνται σε ελαφρύτερα - περιγράφονται από μια νέα αλληλεπίδραση, η οποία ονομάζεται ασθενής αλληλεπίδραση. Αδύναμη - επειδή η δύναμη αυτής της αλληλεπίδρασης είναι αισθητά πιο αδύναμη από τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Αλλά αποδείχθηκε ότι η θεωρία της ασθενούς αλληλεπίδρασης, η οποία αρχικά υπήρχε και περιέγραφε πολύ καλά όλες τις φθορές, δεν λειτουργούσε καλά με την αύξηση της ενέργειας και αντικαταστάθηκε από νέα θεωρίααδύναμη αλληλεπίδραση, η οποία αποδείχθηκε ότι ήταν εντελώς καθολική και βασίστηκε στην ίδια αρχή πάνω στην οποία χτίζονται όλες οι άλλες αλληλεπιδράσεις.
ΣΤΟ σύγχρονος κόσμοςΥπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, θα μιλήσω επίσης για την πέμπτη.
Τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις - ηλεκτρομαγνητικές, ισχυρές, αδύναμες και βαρυτικές - βασίζονται στην ίδια αρχή.
Αυτή η αρχή είναι ότι η δύναμη μεταξύ των σωματιδίων προκύπτει λόγω της ανταλλαγής κάποιου μεσολαβητή, του φορέα της αλληλεπίδρασης.
Η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση βασίζεται στην ανταλλαγή ενός κβαντικού φωτός ή ενός κβάντου ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων - αυτό είναι ένα φωτόνιο. Ένα φωτόνιο είναι ένα σωματίδιο χωρίς μάζα, τα φορτισμένα σωματίδια το ανταλλάσσουν και λόγω αυτής της ανταλλαγής προκύπτουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων, μια δύναμη μεταξύ των σωματιδίων, ο νόμος του Κουλόμπ περιγράφεται επίσης με αυτόν τον τρόπο.
Η άλλη αλληλεπίδραση είναι ισχυρή. Υπάρχει επίσης ένα ενδιάμεσο, ένα σωματίδιο που ανταλλάσσεται μεταξύ των κουάρκ. Αυτά τα σωματίδια ονομάζονται γκλουόνια, υπάρχουν οκτώ από αυτά, αυτά είναι επίσης σωματίδια χωρίς μάζα.
Το τρίτο σωματίδιο, η τρίτη αλληλεπίδραση, είναι η ασθενής αλληλεπίδραση, και εδώ, επίσης, τα σωματίδια, που ονομάζονται ενδιάμεσα διανυσματικά μποζόνια, δρουν ως ενδιάμεσοι. Αυτά τα σωματίδια - τα κομμάτια τους - είναι ογκώδη, δηλαδή αρκετά βαριά. Αυτή η μάζα, η βαρύτητα αυτών των σωματιδίων, εξηγεί γιατί η ασθενής αλληλεπίδραση είναι τόσο αδύναμη.
Η τέταρτη αλληλεπίδραση είναι βαρυτική και πραγματοποιείται με την ανταλλαγή ενός κβαντικού πεδίου βαρύτητας, ονομάζεται. Το graviton δεν έχει ανακαλυφθεί ακόμα πειραματικά, δεν αισθανόμαστε ακόμα και δεν ξέρουμε πώς να το περιγράψουμε.
Όλες οι αλληλεπιδράσεις είναι μια πράξη ανταλλαγής κάποιων σωματιδίων. Εδώ επιστρέφουμε στο . Οποιαδήποτε αλληλεπίδραση συνδέεται με τη συμμετρία. Η συμμετρία λέει πόσα τέτοια σωματίδια και ποια είναι η μάζα τους. Εάν η συμμετρία είναι ακριβής, η μάζα είναι μηδέν. Ένα φωτόνιο έχει μάζα 0, ένα γλουόνιο έχει μάζα 0. Εάν η συμμετρία σπάσει, η μάζα είναι μη μηδενική. Τα ενδιάμεσα διανυσματικά μποζόνια έχουν μη μηδενική μάζα, η συμμετρία σπάει εκεί. Η βαρυτική συμμετρία δεν έχει σπάσει - το graviton έχει επίσης μάζα 0.
Αυτές οι τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις εξηγούν όλα όσα βλέπουμε. Όλες οι άλλες δυνάμεις είναι δευτερεύον αποτέλεσμα αυτών των αλληλεπιδράσεων. Αλλά το 2012, ανακαλύφθηκε ένα νέο σωματίδιο που έγινε πολύ διάσημο - αυτό είναι το λεγόμενο . Το μποζόνιο Higgs είναι επίσης ο φορέας της αλληλεπίδρασης μεταξύ των κουάρκ και μεταξύ των λεπτονίων. Επομένως, τώρα είναι σκόπιμο να πούμε ότι εμφανίστηκε μια πέμπτη δύναμη, φορέας της οποίας είναι το μποζόνιο Higgs. Και εδώ, η συμμετρία έχει σπάσει - το μποζόνιο Higgs είναι ένα τεράστιο σωματίδιο. Έτσι, ο αριθμός των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων -στη σωματιδιακή φυσική η λέξη συνήθως χρησιμοποιείται όχι "δύναμη", αλλά "αλληλεπίδραση" - έχει φτάσει τις πέντε.
Υπάρχουν νέες αλληλεπιδράσεις; Δεν ξέρουμε πραγματικά. Στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων δεν υπάρχουν άλλες αλληλεπιδράσεις, υπάρχουν μόνο πέντε. Αλλά είναι πιθανό το μοντέλο που εξετάζουμε τώρα και περιγράφει τέλεια όλα τα πειραματικά δεδομένα και όλα τα φαινόμενα που παρατηρούμε στον κόσμο να είναι ακόμα ημιτελές και τότε, ίσως, να εμφανιστούν κάποιες νέες δυνάμεις και νέες αλληλεπιδράσεις. Για παράδειγμα, εάν υπάρχουν τα λεγόμενα , δηλαδή εάν υπάρχει μια νέα συμμετρία στη φύση, τότε αυτή η νέα συμμετρία θα συνεπάγεται την εμφάνιση νέων σωματιδίων που είναι μεσολαβητές μεταξύ άλλων σωματιδίων, δημιουργώντας έτσι μια νέα θεμελιώδη δύναμη. Επομένως, αυτή η δυνατότητα εξακολουθεί να υφίσταται.
Είναι ενδιαφέρον ότι κάθε νέα αλληλεπίδραση οδηγεί πάντα σε κάποιο νέο φαινόμενο. Ας πούμε, αν δεν υπήρχε αδύναμη αλληλεπίδραση, δεν θα υπήρχε φθορά. Αν δεν υπήρχε διάσπαση, δεν θα παρατηρούσαμε πυρηνικές αντιδράσεις. Δεν θα ήταν πυρηνικές αντιδράσειςΟ ήλιος δεν θα έλαμπε. Αν δεν έλαμπε ο Ήλιος, δεν θα μπορούσε να υπάρξει ζωή στη Γη. Έτσι, η αλληλεπίδραση αυτή αποδείχθηκε ζωτική για εμάς.
Αν δεν υπήρχε ισχυρή αλληλεπίδραση, δεν θα υπήρχαν σταθεροί ατομικοί πυρήνες. Αν δεν υπήρχαν πυρήνες, δεν θα υπήρχαν άτομα. Αν δεν υπήρχαν άτομα, δεν θα ήμασταν εμείς. Δηλαδή, αποδείχθηκε ότι όλες οι δυνάμεις φαίνονται απαραίτητες. Εδώ είναι η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση: λαμβάνουμε ενέργεια από τον Ήλιο - αυτές είναι οι ακτίνες φωτός που έρχονται σε εμάς από τον Ήλιο. Χωρίς αυτόν, η Γη θα ήταν κρύα. Αποδεικνύεται ότι όλες αυτές οι αλληλεπιδράσεις που ξέρουμε ότι χρειάζονται για κάτι. Αλληλεπίδραση Higgs με το μποζόνιο Higgs. Τα θεμελιώδη σωματίδια αποκτούν μάζα αλληλεπιδρώντας με το πεδίο Higgs - δεν μπορεί κανείς να ζήσει και χωρίς αυτό. Δεν μιλάω για βαρυτική αλληλεπίδραση - θα πετούσαμε μακριά από την επιφάνεια του πλανήτη.
Όλες οι αλληλεπιδράσεις που είναι στη φύση και είναι πλέον ανοιχτές είναι ζωτικής σημασίας για όλα όσα καταλαβαίνουμε και γνωρίζουμε ότι υπάρχουν.
Και τι θα συνέβαινε αν υπήρχε κάποια νέα αλληλεπίδραση που δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί; Εδώ είναι ένα άλλο παράδειγμα: το πρωτόνιο στον πυρήνα είναι σταθερό και είναι πολύ σημαντικό να είναι σταθερό, διαφορετικά, πάλι, δεν θα υπήρχε ζωή. Αλλά πειραματικά, η διάρκεια ζωής του πρωτονίου είναι πλέον περιορισμένη - 1034 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει απαγόρευση για τη διάσπαση του πρωτονίου, αλλά αυτό απαιτεί μια νέα δύναμη και μια νέα αλληλεπίδραση. Υπάρχουν θεωρίες που προβλέπουν τη διάσπαση του πρωτονίου - έχουν περισσότερες υψηλή ομάδασυμμετρίες, και έχουν νέες αλληλεπιδράσεις που δεν γνωρίζουμε. Είτε ναι, είναι θέμα πειραματισμού.
Όλες οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις βασίζονται πλέον ενιαία αρχή, και με αυτή την έννοια υπάρχει μια ενότητα της φύσης. Μερικές φορές τίθεται το ερώτημα: είναι δυνατόν να εξηγήσουμε με κάποιο τρόπο πόσες αλληλεπιδράσεις υπάρχουν στη φύση, δηλαδή να κατανοήσουμε τον λόγο για τον οποίο υπάρχουν τέσσερις από αυτές ή γιατί υπάρχουν πέντε από αυτές, και ίσως υπάρχουν ακόμα περισσότερες; Υπάρχουν διαφορετικές εκδοχές για το πώς θα μπορούσε κανείς να εξηγήσει την παρουσία ενός συγκεκριμένου αριθμού θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Τέτοιες θεωρίες αναφέρονται συχνά ως θεωρίες Μεγάλης Ενοποίησης. Αυτές οι θεωρίες συνδυάζονται διαφορετικά είδηαλληλεπιδράσεις σε ένα. Είναι σαν ένα δέντρο που μεγαλώνει: υπάρχει ένας μόνο κορμός, μετά διακλαδίζεται και δημιουργούνται διάφορα κλαδιά.
Η ιδέα είναι περίπου η ίδια: υπάρχει μια ενιαία ρίζα όλων των αλληλεπιδράσεων, ένας μόνο κορμός, και στη συνέχεια, ως αποτέλεσμα της διακοπής της συμμετρίας, αυτός ο κορμός αρχίζει να διακλαδίζεται και σχηματίζονται αρκετές θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, τις οποίες παρατηρούμε πειραματικά. Η δοκιμή αυτής της υπόθεσης απαιτεί φυσική σε πολύ υψηλές ενέργειες, οι οποίες είναι απρόσιτες στο σύγχρονο πείραμα και πιθανότατα δεν θα είναι ποτέ. Αλλά μπορείτε να ξεπεράσετε αυτό το πρόβλημα. Στο τέλος, έχουμε έναν φυσικό επιταχυντή - αυτό είναι το Σύμπαν. Ορισμένες διαδικασίες που συμβαίνουν στο Σύμπαν μας επιτρέπουν να δοκιμάσουμε τολμηρές υποθέσεις ότι υπάρχει μια ενιαία ρίζα όλων των αλληλεπιδράσεων.
Μια άλλη πολύ ενδιαφέρουσα πρόκληση για την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων στη φύση είναι να κατανοήσουμε πώς η βαρύτητα σχετίζεται με όλες τις άλλες αλληλεπιδράσεις. Η βαρύτητα ξεχωρίζει κάπως, αν και η αρχή της κατασκευής της θεωρίας είναι πολύ παρόμοια. Κάποτε, ο Αϊνστάιν προσπάθησε να οικοδομήσει μια ενοποιημένη θεωρία της βαρύτητας και του ηλεκτρομαγνητισμού. Τότε φαινόταν πολύ αληθινό, αλλά η θεωρία δεν συνέβη ποτέ. Τώρα ξέρουμε λίγα περισσότερα. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει ακόμα μια ισχυρή αλληλεπίδραση, μια αδύναμη αλληλεπίδραση, επομένως, εάν τώρα χτίζουμε μια ενοποιημένη θεωρία, φαίνεται ότι πρέπει να συμπεριλάβουμε όλες αυτές τις αλληλεπιδράσεις μαζί, αλλά παρόλα αυτά, μια τέτοια ενοποιημένη θεωρία δεν έχει ακόμη δημιουργηθεί , και μέχρι στιγμής δεν έχουμε καταφέρει να ενοποιήσουμε τη βαρύτητα με τις υπόλοιπες αλληλεπιδράσεις. Όλες οι αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα, υπακούουν στους νόμους της κβαντικής φυσικής - αυτή είναι η κβαντική θεωρία. Όλα τα σωματίδια είναι κβάντα ενός συγκεκριμένου πεδίου. Η κβαντική βαρύτητα δεν υπάρχει ακόμη μέχρι να μπορέσει να δημιουργηθεί. Ποιος είναι ο λόγος για το τι κάνουμε λάθος, τι δεν καταλαβαίνουμε - όλα αυτά παραμένουν ένα μυστήριο. Αλλά ο αριθμός των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων που έχουν ήδη ανακαλυφθεί υποδηλώνει ότι πιθανώς υπάρχει κάποιο είδος ενοποιημένου σχήματος.
Υπάρχουν τέσσερις τύποι δυνάμεων στη φύση: βαρυτικές, ηλεκτρομαγνητικές, πυρηνικές και αδύναμες.
βαρυτικές δυνάμεις, ή βαρυτική δύναμη,λειτουργούν μεταξύ όλων των σωμάτων. Αλλά αυτές οι δυνάμεις είναι αισθητές εάν τουλάχιστον ένα από τα σώματα έχει διαστάσεις ανάλογες με τις διαστάσεις των πλανητών. Οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των συνηθισμένων σωμάτων είναι τόσο μικρές που μπορούν να παραμεληθούν. Επομένως, δυνάμεις βαρύτητας μπορούν να θεωρηθούν οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των πλανητών, καθώς και μεταξύ των πλανητών και του Ήλιου ή άλλων σωμάτων που έχουν πολύ μεγάλη μάζα. Αυτά μπορεί να είναι αστέρια, δορυφόροι πλανητών κ.λπ.
Ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις ενεργούν μεταξύ σωμάτων που έχουν ηλεκτρικό φορτίο.
πυρηνικές δυνάμεις(ισχυροί) είναι οι πιο ισχυροί στη φύση. Δρουν μέσα στους πυρήνες των ατόμων σε αποστάσεις 10 -13 cm.
Αδύναμες Δυνάμεις, όπως και τα πυρηνικά, δρουν σε μικρές αποστάσεις της τάξης των 10 -15 εκ. Ως αποτέλεσμα της δράσης τους, διεργασίες συμβαίνουν μέσα στον πυρήνα.
Η μηχανική εξετάζει τις δυνάμεις βαρύτητας, τις δυνάμεις ελαστικότητας και τις δυνάμεις τριβής.
Βαρυτικές δυνάμεις
Περιγράφεται η βαρύτητα ο νόμος της παγκόσμιας έλξης. Αυτός ο νόμος ήτανπου περιγράφεται από τον Νεύτωνα στη μέση XVII σε. στις Μαθηματικές Αρχές Φυσικής Φιλοσοφίας.
Βαρύτηταονομάζεται η βαρυτική δύναμη με την οποία οποιαδήποτε υλικά σωματίδια έλκονται μεταξύ τους.
Η δύναμη με την οποία τα υλικά σωματίδια έλκονται μεταξύ τους είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους. .
σολ - σταθερά βαρύτητας, αριθμητικά ίση με το μέτρο της βαρυτικής δύναμης με την οποία ένα σώμα με μονάδα μάζας δρα σε σώμα που έχει την ίδια μονάδα μάζας και βρίσκεται σε απόσταση μονάδας από αυτό.
σολ \u003d 6,67384 (80) 10 −11 m 3 s −2 kg −1, ή N m² kg −2.
Στην επιφάνεια της Γης, η βαρυτική δύναμη (βαρυτική δύναμη) εκδηλώνεται με τη μορφή βαρύτητα.
Βλέπουμε ότι οποιοδήποτε αντικείμενο πεταχτεί σε οριζόντια κατεύθυνση εξακολουθεί να πέφτει κάτω. Οποιοδήποτε αντικείμενο πεταχτεί πέφτει επίσης κάτω. Αυτό οφείλεται στη δύναμη της βαρύτητας που ασκεί οποιοδήποτε υλικό σώμα βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η βαρύτητα δρα σε σώματα και στις επιφάνειες άλλων αστρονομικών σωμάτων. Αυτή η δύναμη κατευθύνεται πάντα κάθετα προς τα κάτω.
Υπό την επίδραση της βαρύτητας, το σώμα κινείται στην επιφάνεια του πλανήτη με μια επιτάχυνση που ονομάζεται επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.
Η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης στην επιφάνεια της Γης υποδηλώνεται με το γράμμα σολ .
F t = mg ,
Συνεπώς,
σολ = F t / Μ
σολ \u003d 9,81 m / s 2 στους πόλους της Γης και στον ισημερινό σολ \u003d 9,78 m / s 2.
Κατά την επίλυση απλών φυσικών προβλημάτων, η ποσότητα σολ θεωρείται ίσο με 9,8 m / s 2.
Η κλασική θεωρία της βαρύτητας ισχύει μόνο για σώματα με ταχύτητα πολύ μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός.
ελαστικές δυνάμεις
Δυνάμεις ελαστικότητας ονομάζονται οι δυνάμεις που προκύπτουν στο σώμα ως αποτέλεσμα παραμόρφωσης, προκαλώντας αλλαγή στο σχήμα ή τον όγκο του. Αυτές οι δυνάμεις προσπαθούν πάντα να επαναφέρουν το σώμα στην αρχική του θέση.
Κατά την παραμόρφωση, τα σωματίδια του σώματος μετατοπίζονται. Η ελαστική δύναμη κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση της μετατόπισης των σωματιδίων. Εάν η παραμόρφωση σταματήσει, η ελαστική δύναμη εξαφανίζεται.
Ο Άγγλος φυσικός Ρόμπερτ Χουκ, σύγχρονος του Νεύτωνα, ανακάλυψε έναν νόμο που καθιερώνει μια σχέση μεταξύ της δύναμης της ελαστικότητας και της παραμόρφωσης ενός σώματος.
Όταν το σώμα παραμορφώνεται, προκύπτει μια ελαστική δύναμη, η οποία είναι ευθέως ανάλογη με την επιμήκυνση του σώματος και έχει διεύθυνση αντίθετη από την κίνηση των σωματιδίων κατά την παραμόρφωση.
φά = κ ∆ μεγάλο ,
όπου προς την είναι η ακαμψία του σώματος ή ο συντελεστής ελαστικότητας.
∆ μεγάλο - το μέγεθος της παραμόρφωσης, που δείχνει το μέγεθος της επιμήκυνσης του σώματος υπό την επίδραση ελαστικών δυνάμεων.
Ο νόμος του Hooke ισχύει για ελαστικές παραμορφώσεις όταν η επιμήκυνση του σώματος είναι μικρή και το σώμα αποκαθιστά τις αρχικές του διαστάσεις αφού εξαφανιστούν οι δυνάμεις που προκάλεσαν αυτή την παραμόρφωση.
Εάν η παραμόρφωση είναι μεγάλη και το σώμα δεν επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα, ο νόμος του Hooke δεν ισχύει. Στοπολύ μεγάλες παραμορφώσεις, συμβαίνει η καταστροφή του σώματος.
Δυνάμεις τριβής
Η τριβή συμβαίνει όταν ένα σώμα κινείται πάνω από την επιφάνεια ενός άλλου. Έχει ηλεκτρομαγνητική φύση. Αυτό είναι συνέπεια της αλληλεπίδρασης μεταξύ ατόμων και μορίων παρακείμενων σωμάτων. Η κατεύθυνση της δύναμης τριβής είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της κίνησης.
Διακρίνω στεγνόςκαι υγρότριβή. Η τριβή ονομάζεται ξηρή εάν δεν υπάρχει υγρό ή αέριο στρώμα μεταξύ των σωμάτων.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της ξηρής τριβής είναι η στατική τριβή, η οποία συμβαίνει όταν τα σώματα βρίσκονται σε σχετική ηρεμία.
αξία στατική δύναμη τριβήςπάντα ίσο με το μέγεθος της εξωτερικής δύναμης και κατευθυνόμενη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η στατική δύναμη τριβής εμποδίζει το σώμα να κινηθεί.
Με τη σειρά του, η ξηρή τριβή χωρίζεται σε τριβή γλιστράωκαι τριβή κυλιομένος.
Εάν το μέγεθος της εξωτερικής δύναμης υπερβαίνει το μέγεθος της δύναμης τριβής, τότε σε αυτή την περίπτωση θα εμφανιστεί ολίσθηση και ένα από τα σώματα που έρχονται σε επαφή θα αρχίσει να κινείται προς τα εμπρός σε σχέση με το άλλο σώμα. Και η δύναμη της τριβής θα λέγεται δύναμη τριβής ολίσθησης. Η φορά του θα είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της ολίσθησης.
Η δύναμη τριβής ολίσθησης εξαρτάται από τη δύναμη με την οποία πιέζουν τα σώματα μεταξύ τους, από την κατάσταση των επιφανειών τριβής, από την ταχύτητα κίνησης, αλλά δεν εξαρτάται από την περιοχή επαφής.
Η δύναμη τριβής ολίσθησης ενός σώματος στην επιφάνεια ενός άλλου υπολογίζεται από τον τύπο:
φά tr. = k N ,
όπου κ- συντελεστής τριβής ολίσθησης.
Ν είναι η κανονική δύναμη αντίδρασης που δρα στο σώμα από την επιφάνεια.
Δύναμη τριβής κύλισης εμφανίζεται μεταξύ ενός σώματος που κυλά πάνω από μια επιφάνεια και της ίδιας της επιφάνειας. Τέτοιες δυνάμεις εμφανίζονται, για παράδειγμα, όταν τα ελαστικά ενός αυτοκινήτου έρχονται σε επαφή με το οδόστρωμα.
Η τιμή της δύναμης τριβής κύλισης υπολογίζεται από τον τύπο
όπου F t – δύναμη τριβής κύλισης.
φά είναι ο συντελεστής τριβής κύλισης.
R είναι η ακτίνα του κυλιόμενου σώματος.
Ν - δύναμη πίεσης.
