Formel krafter. Styrkan - formel (fysik)

Ordet "power" är så genomgripande att ge honom ett tydligt koncept - en uppgift nästan omöjligt. Mängd muskelstyrka till klarhet i sinnet inte täcker hela spektrumet av inbäddad i hans idéer. Styrkan, som anses som en fysisk kvantitet som har en klart definierad innebörd och definition. Formeln definierar en matematisk modell av makt: kraft kontra stora parametrarna.

Historien om forskning styrka inkluderar definition beroende på de parametrar och experimentella bevis för beroende.

Styrka i fysik

Styrkan - ett mått på interaktionen mellan kroppar. Växelverkan kroppar på varandra beskriver helt processer i samband med förändringar i hastighet eller deformation av kropparna.

Som den fysiska kvantiteten har en kraftenhet (i SI-systemet - Newton) och anordningen för dess mätning - dynamometer. Principen dynamometer av verksamhet bygger på en jämförelse av den kraft som verkar på kroppen med den elastiska kraften hos fjädern dynamometer.

För kraft 1 newton kraft antas, under inverkan av en kroppsvikt av 1 kg ändrar sin hastighet på 1 m för ett sekund.

Styrka som en vektorstorhet som definieras av:

• verkningsriktning;
• appliceringspunkten;
• modul, ett absolut värde.

Beskriva samverkan nödvändigtvis dessa parametrar.

Typer av naturliga interaktioner: gravitations, elektromagnetiska, stark, svag. Gravitationskraften (kraften av gravitation med dess mångfald - tyngdkraften) existerar på grund av påverkan av gravitationsfält existerar i varje kropp med massa. Studien fält gravitation är inte klar ännu. Hitta källan till fältet är ännu inte möjlig.

Ett större antal krafter uppstår genom elektromagnetisk växelverkan av atomerna som utgör substansen.

tryckkraft

Vid reaktion med jorden kroppen den utövar tryck på ytan. Tryckkraften, är formeln av formen: P = mg, som definieras av kroppsmassa (m). Tyngdaccelerationen (g) har olika värden vid olika breddgrader av jorden.

Styrkan hos den vertikala trycket är lika i storlek och motsatt i riktning elastisk kraft som uppstår i stödet. Formel för krafter varierar således med rörelsen av kroppen.

Förändringar i kroppsvikt

verkan i kroppen på stöd på grund av samverkan med jorden hänvisas oftare till som kroppsvikten. Interestingly, värdet av kroppsvikten beror på accelerationen av rörelsen i den vertikala riktningen. I fallet där riktningen motsatt accelerationen av fritt fall acceleration, inträffar viktökning. Om accelerationen av kroppen sammanfaller med riktningen av tyngdkraften, kroppsvikten reduceras. Till exempel, medan det i en hiss, i början av återhämtning en person känner viktökning under en tid. Hävdat att dess massa förändras, är det inte nödvändigt. Samtidigt delar vi begreppet "kroppsvikt" och "massa".

elastisk kraft

När kroppen formförändring (deformation) finns en kraft som tenderar att återföra kroppen till sin ursprungliga form. Denna kraft fick namnet "elastisk kraft". Det uppstår på grund av den elektriska samverkan mellan de partiklar som bygger upp kroppen.

Tänk dig en enkel stam: spänning och komprimering. Sträckning åtföljs av en ökning av de linjära dimensionerna hos kroppar, kompression - minska dem. Kvantitet som kännetecknar de processer som kallas kropp töjning. Beteckna sin "x". Formeln elastiska kraften är direkt relaterad till töjningen. Varje kropp genomgår deformation har sina egna geometriska och fysikaliska parametrar. Beroendet av den elastiska deformationsmotstånd hos kroppen och egenskaperna hos det material av vilket den är tillverkad bestäms av den elastiska koefficienten kallas dess styvhet (k).

Matematisk modell av elastisk växelverkan beskrivs av Hooke s lag.

Kraft som alstras genom deformation av kroppen, är riktad mot riktningen för förskjutning av de enskilda delarna av kroppen är direkt proportionell mot dess förlängning:

• F _y = -kx (i vektorform).

Tecknet "-" indikerar den motsatta riktningen för deformation och styrka.

I skalär form är minustecken frånvarande. Den elastiska kraften, en formel som har följande form F _y = kx, används endast under elastisk deformation.

Interaktionen av det magnetiska fältet med nuvarande

Effekten av magnetfält på en likström beskrivs av den Ampere lagen. Den kraft med vilken de magnetiska akter fält på en strömförande ledare placeras i den, kallas Ampere kraft.

Interaktion av magnetfält med en rörlig elektrisk laddning orsakar en kraft manifestation. Amperes formel som har formen F = IBlsinα, beror på det magnetiska induktionsfältet (B), den aktiva delen längden av ledaren (l), ström (I) i ledaren och vinkeln mellan den aktuella riktningen och magnetisk induktion.

Tack vare den senaste beroendet kan hävdas att den magnetiska fältvektorn handlingar kan ändras när rotation ledaren eller nuvarande ändrar riktning. Vänster regel gör det möjligt att ange riktningen för åtgärden. Om de lämnas arm placerad så att den magnetiska induktionsvektorn ingår i handflatan har fyra fingrar riktade strömmen i ledaren, sedan böjs av 90 ^° tummen kommer att indikera riktningen för det magnetiska fältet.

Användningen av detta inflytande mankind hittas, exempelvis i elektriska motorer. Rotation av rotorn orsakad av det magnetiska fältet som skapas av en kraftfull elektromagnet. styrka formeln ger en indikation på möjligheten till förändring av motoreffekten. Med en ökning i strömstyrka eller magnituden av fältvridmomentet ökar, vilket leder till en ökning av motoreffekten.

Partikelbanorna

Interaktion av magnetiska fält med en laddning ofta används i mass spektrografer i studiet av elementarpartiklar.

Insatser på detta område orsakar en kraft som kallas Lorentz kraft. När det injiceras i det magnetiska fältet rör sig med en viss hastighet hos den laddade partikelsLorentzKraften, en formel som har formen F = vBqsinα, orsakar förflyttning av partiklar längs omkretsen.

I denna matematiska modell v - modul partikelhastighet, elektrisk laddning som - q, - magnetiskt induktionsfält, α - vinkeln mellan hastigheten och den magnetiska induktionen.

En partikel som rör sig i en cirkel (eller en båge av en cirkel), eftersom kraften och hastigheten är riktade i en vinkel av 90 ^° mot varandra. Ändra riktningen av den linjära hastigheten orsakar acceleration.

Vänstra regel diskuterats ovan, förekommer i studien av Lorentzkraften, om de lämnas arm placerad så att den magnetiska induktionsvektorn ingår i handflatan, fyra fingrar som sträcker sig i en linje har skickats till hastigheten på en positivt laddad partikel, sedan böjs av 90 ^° tumme visar riktningen av kraften.

problem plasma

Interaktionen av det magnetiska fältet och de ämnen som används i cyklotroner. Problemen i samband med laboratoriestudie av plasma inte möjligt att hålla henne i slutna kärl. Mycket joniserad gas kan existera endast vid höga temperaturer. Bibehålla plasmat i en enda plats utrymme är möjlig med hjälp av magnetiska fält, till spinn gasen bildar en ring. Kontrollerade Thermonuclear Reaktioner kan studeras som en hög temperatur plasmaspinnlinan med hjälp av magnetiska fält.

Ett exempel på det magnetiska fältet in vivo till joniserad gas - Aurora. Denna majestätisk syn observeras i polcirkeln på en höjd av 100 km ovanför jordytan. Mystisk färgstarka glödande gas skulle kunna förklaras endast i det tjugonde århundradet. Jordens magnetfält nära polerna kan inte förhindra penetration av solvinden i atmosfären. Den mest aktiva strålning riktas i linje med magnetisk induktion, vilket orsakar jonisering av atmosfären.

Relaterade fenomen ladda rörelse

Historiskt, huvudmängden karakterisera strömflödet i ledaren, som kallas ström. Intressant nog är detta koncept ingenting att göra med kraft fysik inte. Amperetal, vars formel omfattar laddningen strömmar per tidsenhet genom tvärsnittet av ledaren, har formen:

• I = q / t, där t - flödestiden för laddning q.

Faktum är att strömstyrkan - mängden laddning. Måttenhet är det Ampere (A), till skillnad från N.

Fastställande av arbetskraften

En kraft på materialet åtföljs av utförandet av arbetet. Arbetskraft - fysisk kvantitet som är numeriskt lika med produkten av kraft gånger tillryggalagd sträcka under dess inflytande, och cosinus för vinkeln mellan riktningarna för kraft och förskjutning.

Gynnade arbetar kraft, är formeln för formen A = FScosα, innefattar mängden kraft.

Verkan av kroppen åtföljs av en förändring i hastigheten hos en kropp eller deformation, vilket indikerar en samtidig förändring i energi. Arbetsstyrkan är direkt beroende på storlek.