"Kuch" so'zi shunchalik keng qamrovliki, unga aniq tushuncha berish deyarli imkonsiz vazifadir. Mushak kuchidan tortib ong kuchigacha bo'lgan xilma-xillik unga kiritilgan tushunchalarning to'liq doirasini qamrab olmaydi. Jismoniy miqdor sifatida qaraladigan kuch aniq ma'no va ta'rifga ega. Kuch formulasi matematik modelni belgilaydi: kuchning asosiy parametrlarga bog'liqligi.
Kuchlarni oʻrganish tarixi parametrlarga bogʻliqlik taʼrifini va bogʻliqlikning eksperimental isbotini oʻz ichiga oladi.
Fizikadagi kuch
Kuch - jismlarning o'zaro ta'sirining o'lchovidir. Jismlarning bir-biriga o'zaro ta'siri jismlarning tezligi yoki deformatsiyasining o'zgarishi bilan bog'liq jarayonlarni to'liq tavsiflaydi.
Jismoniy kattalik sifatida kuch o'lchov birligiga (SI tizimida - Nyuton) va uni o'lchash uchun moslama - dinamometrga ega. Kuch o'lchagichning ishlash printsipi tanaga ta'sir qiluvchi kuchni dinamometrning prujina kuchi bilan solishtirishga asoslangan.
Masasi 1 kg boʻlgan jism tezligini 1 sekundda 1 m ga oʻzgartiradigan kuch 1 nyutonlik kuch deb hisoblanadi.
Vektor kattalik sifatida kuch aniqlanadi:
- harakat yoʻnalishi;
- dastur nuqtasi;
- modul, mutlaqhajmi.
Oʻzaro taʼsirni taʼriflaganda, ushbu parametrlarni koʻrsatishni unutmang.
Tabiiy ta'sir turlari: gravitatsion, elektromagnit, kuchli, kuchsiz. Gravitatsion kuchlar (uning xilma-xilligi bilan universal tortishish kuchi - tortishish kuchi) massasi bo'lgan har qanday jismni o'rab turgan tortishish maydonlarining ta'siri tufayli mavjud. Gravitatsion maydonlarni o'rganish hozirgacha tugallanmagan. Hozircha maydon manbasini topishning imkoni yo‘q.
Kuchlarning katta diapazoni moddani tashkil etuvchi atomlarning elektromagnit oʻzaro taʼsiridan kelib chiqadi.
Bosim kuchi
Jism Yer bilan oʻzaro taʼsirlashganda u yer yuzasiga bosim oʻtkazadi. Bosim kuchi, formulasi: P=mg, tana massasi (m) bilan aniqlanadi. Gravitatsion tezlashuv (g) Yerning turli kengliklarida turli qiymatlarga ega.
Vertikal bosim kuchi mutlaq qiymatda teng va tayanchda paydo bo'ladigan elastiklik kuchiga qarama-qarshi yo'nalishda. Kuch formulasi tananing harakatiga qarab o'zgaradi.
Tana vaznining oʻzgarishi
Jismning Yer bilan oʻzaro taʼsiri tufayli tayanchga taʼsiri koʻpincha tananing ogʻirligi deb ataladi. Qizig'i shundaki, tana vaznining miqdori vertikal yo'nalishda harakatning tezlashishiga bog'liq. Tezlanish yo'nalishi erkin tushish tezlashishiga qarama-qarshi bo'lsa, og'irlikning ortishi kuzatiladi. Agar tananing tezlashishi erkin tushish yo'nalishiga to'g'ri kelsa, u holda tananing og'irligi kamayadi. Misol uchun, ko'tarilgan liftda, ko'tarilish boshida, odam bir muddat og'irlikning oshishini his qiladi. Uning massasini tasdiqlango'zgaradi, o'zgarmaydi. Shu bilan birga, biz "tana vazni" va uning "massasi" tushunchalarini ajratamiz.
Elastik kuch
Jismning shakli oʻzgarganda (uning deformatsiyasi) tanani asl shakliga qaytarishga intiladigan kuch paydo boʻladi. Bu kuchga "elastik kuch" nomi berildi. Bu tanani tashkil etuvchi zarrachalarning elektr o'zaro ta'siri tufayli paydo bo'ladi.
Eng oddiy deformatsiyani ko'rib chiqamiz: taranglik va siqilish. Kuchlanish jismlarning chiziqli o'lchamlarining ortishi bilan, siqilish esa ularning kamayishi bilan birga keladi. Ushbu jarayonlarni tavsiflovchi qiymat tananing cho'zilishi deb ataladi. Uni “x” bilan belgilaymiz. Elastik kuch formulasi cho'zilish bilan bevosita bog'liq. Deformatsiyaga uchragan har bir jism o'ziga xos geometrik va fizik parametrlarga ega. Deformatsiyaga elastik qarshilikning jismning xossalariga va u yasalgan materialga bog'liqligi elastiklik koeffitsienti bilan belgilanadi, uni qattiqlik (k) deb ataymiz.
Elastik oʻzaro taʼsirning matematik modeli Guk qonuni bilan tavsiflangan.
Jismning deformatsiyasidan kelib chiqadigan kuch tananing alohida qismlarining siljish yo'nalishiga qarshi qaratilgan bo'lib, uning cho'zilishi bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:
- Fy=-kx (vektor belgisi).
"-" belgisi deformatsiya va kuchning teskari yo'nalishini bildiradi.
Skayar shaklda manfiy belgi yoʻq. Formulasi Fy=kx ko'rinishga ega bo'lgan elastik kuch faqat elastik deformatsiyalar uchun ishlatiladi.
Magnit maydonning oqim bilan oʻzaro taʼsiri
Ta'sirmagnit maydonining to'g'ridan-to'g'ri oqimga o'tishi Amper qonuni bilan tavsiflanadi. Bunday holda, magnit maydonning unga joylashtirilgan tok o'tkazgichga ta'sir qiladigan kuchi Amper kuchi deb ataladi.
Magnit maydonning harakatlanuvchi elektr zaryad bilan o'zaro ta'siri kuchning namoyon bo'lishiga olib keladi. Formulasi F=IBlsina bo'lgan Amper kuchi maydonning magnit induksiyasiga (B), o'tkazgichning faol qismining uzunligiga (l), o'tkazgichdagi oqim kuchiga (I) va burchakka bog'liq. oqim yo'nalishi va magnit induksiya o'rtasida.
Oxirgi bog'liqlik tufayli magnit maydon vektori o'tkazgich aylantirilganda yoki oqim yo'nalishi o'zgarganda o'zgarishi mumkinligini ta'kidlash mumkin. Chap qo'l qoidasi sizga harakat yo'nalishini belgilash imkonini beradi. Agar chap qo'l magnit induksiya vektori kaftga kirsa, to'rtta barmoq o'tkazgichdagi oqim bo'ylab yo'n altirilgan bo'lsa, u holda 90° ga egilgan bosh barmog'i oqim yo'nalishini ko'rsatadi. magnit maydon.
Bu effektdan insoniyat foydalanishi, masalan, elektr motorlarida topilgan. Rotorning aylanishi kuchli elektromagnit tomonidan yaratilgan magnit maydon tufayli yuzaga keladi. Quvvat formulasi dvigatel quvvatini o'zgartirish imkoniyatini baholashga imkon beradi. Oqim yoki maydon kuchi ortishi bilan moment kuchayadi, natijada vosita quvvati ortadi.
Zarralar traektoriyasi
Magnit maydonning zaryad bilan oʻzaro taʼsiri elementar zarrachalarni oʻrganishda massa spektrograflarida keng qoʻllaniladi.
Bu holatda maydonning harakati chaqirilgan kuchning paydo bo'lishiga olib keladiLorents kuchi. Ma'lum tezlikda harakatlanuvchi zaryadlangan zarracha magnit maydonga kirganda formulasi F=vBqsina ko'rinishga ega bo'lgan Lorents kuchi zarrachani aylana bo'ylab harakatlanishiga olib keladi.
Ushbu matematik modelda v - elektr zaryadi q bo'lgan zarrachaning tezlik moduli, B - maydonning magnit induksiyasi, a - tezlik va magnit induksiya yo'nalishlari orasidagi burchak.
Zarra aylana (yoki aylana yoyi) boʻylab harakatlanadi, chunki kuch va tezlik bir-biriga 90° burchakka yoʻn altirilgan. Chiziqli tezlik yoʻnalishini oʻzgartirish tezlashuv koʻrinishini keltirib chiqaradi.
Yuqorida koʻrib chiqilgan chap qoʻl qoidasi Lorents kuchini oʻrganishda ham amalga oshadi: agar chap qoʻl magnit induksiya vektori kaftga kiradigan tarzda joylashtirilsa, chiziq boʻylab choʻzilgan toʻrtta barmoq chiziq boʻylab yoʻn altiriladi. musbat zaryadlangan zarracha tezligi, keyin egilgan bosh barmog'i 90° kuch yo'nalishini ko'rsatadi.
Plazma muammolari
Magnit maydon va moddaning oʻzaro taʼsiri siklotronlarda qoʻllaniladi. Plazmani laboratoriya tadqiqoti bilan bog'liq muammolar uni yopiq idishlarda saqlashga imkon bermaydi. Yuqori ionlangan gaz faqat yuqori haroratda bo'lishi mumkin. Plazma gazni halqa shaklida aylantirib, magnit maydonlar yordamida fazoda bir joyda saqlanishi mumkin. Boshqariladigan termoyadro reaksiyalarini magnit maydonlar yordamida yuqori haroratli plazmani filamentga aylantirish orqali ham o‘rganish mumkin.
Magnit maydon ta'siriga misolionlangan gazda in vivo - Aurora Borealis. Bu ulug‘vor manzara Shimoliy qutb doirasidan tashqarida, yer yuzasidan 100 km balandlikda kuzatiladi. Gazning sirli rang-barang porlashini faqat 20-asrda tushuntirish mumkin edi. Yerning qutblar yaqinidagi magnit maydoni quyosh shamolining atmosferaga kirib kelishiga to‘sqinlik qila olmaydi. Magnit induksiya chizig'i bo'ylab yo'n altirilgan eng faol nurlanish atmosferaning ionlanishiga olib keladi.
Zaryad harakati bilan bogʻliq hodisalar
Tarixiy jihatdan oʻtkazgichdagi tok oqimini tavsiflovchi asosiy miqdor tok kuchi deb ataladi. Qizig'i shundaki, bu tushunchaning fizikada kuch bilan hech qanday aloqasi yo'q. Formulasi o'tkazgichning kesimi bo'ylab vaqt birligi uchun oqadigan zaryadni o'z ichiga olgan oqim kuchi:
I=q/t, bu erda t - zaryadning oqim vaqti q
Aslida joriy quvvat zaryad miqdoridir. Uning o'lchov birligi N. dan farqli o'laroq Amper (A)
Kuchning ishini aniqlash
Maddaga kuch bilan ta'sir qilish ishning bajarilishi bilan birga keladi. Kuchning ishi - bu kuch va uning ta'siri ostida o'tkazilgan siljishning ko'paytmasiga va kuch va siljish yo'nalishlari orasidagi burchak kosinusiga son jihatdan teng bo'lgan fizik miqdor.
Formuli A=FScosa bo'lgan kuchning kerakli ishi kuchning kattaligini o'z ichiga oladi.
Tananing harakati tananing tezligining o'zgarishi yoki energiyaning bir vaqtning o'zida o'zgarishini ko'rsatadigan deformatsiya bilan birga keladi. Bir kuch tomonidan bajariladigan ish ga bog'liqqiymatlar.
