Поняття сили у фізиці

Існує величезна різноманітність понять «сила». Воно вживається в різних областях науки і життєдіяльності. Найбільш широке визначення дається в фізиці.

У фізиці сила представляє собою міру взаємодії різних тіл.

Всі тіла в навколишньому світі взаємно впливають один на одного. Подібна взаємодія породжується певними силами. Ці силові процеси безпосередньо пов’язані:

  • зі зміною швидкості;
  • з деформацією тіл.

Формула сили формує певну математичну модель, згідно з якою відбувається історія дослідження залежності сили від основних параметрів. Результатом досліджень повинні стати експериментальні докази існування подібної залежності.

Сила має в системі СІ власну одиницю виміру. Для визначення цього показника застосовують спеціальне наукове обладнання. Найпростішим приладом при вимірюванні сили є динамометр.

Це прилад порівнює силу, яка діє на тіло, з силою пружності пружини, встановленої в силометрія.

Сила є векторною величиною і визначається:

  • точкою прикладання;
  • напрямком дії;
  • абсолютною величиною.

Сила в 1 ньютон (Н) – сила, під дією якої тіло в 1 кілограм змінює власну швидкість на 1 метр за одну секунду.

При описі сили в обов’язковому порядку зазначаються її параметри.

Сила тиску

Існує кілька видів взаємодій, які мають природний початок:

  • гравітаційна взаємодія;
  • електромагнітні взаємодії;
  • слабкі і сильні взаємодії.

Гравітаційні поля є основою виникнення гравітаційних сил.

Вони оточують будь-яке тіло, яке має масу. Сила тяжіння – це сила всесвітнього тяжіння, включаючи її різновиди. В даний час активно вивчається взаємодія гравітаційних полів у Всесвіті і дослідження поки не можуть дати точних відповідей на багато питань, в тому числі щодо природи виникнення і існування таких сил. Джерело глобального поля поки знайти не вдалося, проте відомо, що значна частина гравітаційних сил виникає через електромагнітної взаємодії на атомному рівні. Як відомо, всі речовини складаються з атомів і молекул. Цей факт став основою всіх сучасних досліджень в даній сфері.

Гравітаційні сили при взаємодії тіл з поверхнею Землі чинять тиск. Сила тиску визначається масою тіла (m) і її можна побачити у формулі P = mg, де g – прискорення вільного падіння. Ця величина має різні показники на різних широтах планети.

Сила вертикального тиску дорівнює по абсолютній величині, але протилежна щодо направлення сили пружності. В такому випадку формула сили буде змінюватися виходячи з руху тіла.

Вага тіла зазвичай представляють у вигляді дії тіла на опору після взаємодії з Землею. Величина ваги тіла залежить від прискорення руху, яке відбувається у вертикальному напрямку. Збільшення ваги спостерігається при зміні напрямку прискорення. Воно повинно діяти в протилежному напрямку прискорення вільного падіння. Зменшення ваги спостерігається при прискоренні тіла. Воно повинно співпадати з напрямом вільного падіння.

Сила пружності

При деформації форми тіла з’являється ще одна сила. Вона спрямована на те, щоб повернути тілу первісний стан. Сила пружності може виникнути при електричному взаємодії частинок. Деформації бувають двох основних видів: стиснення і розтягнення. При розтягуванні відбувається збільшення лінійних розмірів тіла. Стиснення характеризується зворотним процесом, в ході якого спостерігається зменшення лінійних розмірів тіла.

Формула сили пружності має наступний вигляд:

Fy = kx

Вона використовується тільки при пружних деформаційних процесах.

Взаємодія магнітного поля зі струмом
Закон Ампера описує вплив магнітного поля на провідник зі струмом, який поміщений в нього.

Силові прояви викликаються при взаємодії магнітного поля і електричним зарядом, що знаходиться в русі.

Сила Ампера визначається за формулою:

F = IBlsinα,

де:

  • I – сила струму в провіднику,
  • L – довжина активної частини провідника,
  • В – магнітна індукція.

Така залежність говорить про те, що вектор дії магнітного поля змінюється при розвороті провідника, а також при зміні напрямку струму.

Сила Лоренца

У дослідженні елементарних частинок активно використовуються дані спектограф, де фіксується рівень взаємодії магнітного поля з зарядом. У подібному процесі виникає інша сила, яку охарактеризував за допомогою свого рівняння Лоренц. Вона виникає при попаданні в магнітне поле зарядженої частинки, яка рухається з певною швидкістю.

Сила Лоренца визначається формулою у вигляді:

F = vBqsinα, де:

  • V – модуль швидкості частинки,
  • В – магнітна індукція поля,
  • Q – електричний заряд, що вивчається частки.

Ця сила викликає рух зарядженої частинки по колу.

Взаємодія магнітного поля і речовини використовується в циклотронах, де намагаються народити процес термоядерної реакції, проте до цих пір не існує ефективного способу створення нового джерела енергії.

Сила струму і робота сили

Сила струму – основна величина, яка характеризує протікання струму в провіднику.

Формула $ = q / t, де q – заряд, t – час протікання, включає заряд, що протікає за одиницю часу через поперечний переріз провідника.

Роботою сили називають таку фізичну величину, яка за чисельним складом дорівнює добутку сили на переміщення. Вона повинна бути досягнута шляхом впливу. Силовий вплив на речовина супроводжується вчиненням роботи.

Сила роботи виражається наступною формулою A = FScosα, яка включає в себе величину сили. Сама дія тіла відбувається при зміні швидкості тіла, а також можливої ​​деформації. Це означає, що йдуть одночасні зміни енергії. Робота сили лежить в прямій залежності від її величини.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Тригери в схемотехніці