Sõna "võim" on nii kõikehõlmav, et sellele selge kontseptsiooni andmine on peaaegu võimatu ülesanne. Valik lihasjõust vaimu tugevuseni ei kata kõiki sellesse investeeritud kontseptsioone. Jõul, mida peetakse füüsikaliseks suuruseks, on täpselt määratletud tähendus ja määratlus. Jõuvalem määratleb matemaatilise mudeli: jõu sõltuvus põhiparameetritest.
Jõuuuringute ajalugu hõlmab parameetritest sõltuvuse määratlust ja sõltuvuse eksperimentaalset tõestust.
Võim füüsikas
Tugevus on kehade vastasmõju mõõt. Kehade vastastikune toime üksteisele kirjeldab täielikult protsesse, mis on seotud kehade kiiruse või deformatsiooni muutumisega.
Füüsikalise suurusena on jõul mõõtühik (SI-süsteemis - Newton) ja selle mõõtmise seade - dünamomeeter. Jõumõõturi tööpõhimõte põhineb kehale mõjuva jõu võrdlemisel dünamomeetri vedrujõu jõuga.
1 njuutoni suurust jõudu peetakse jõuks, mille mõjul keha massiga 1 kg muudab oma kiirust 1 m võrra 1 sekundi jooksul.
Jõud kui vektorsuurus on määratletud:
- tegevuse suund;
- rakenduspunkt;
- moodul, absoluutnesuurus.
Kirjeldades koostoimet, märkige kindlasti need parameetrid.
Loodusliku vastastikmõju tüübid: gravitatsiooniline, elektromagnetiline, tugev, nõrk. Gravitatsioonijõud (universaalse gravitatsiooni jõud koos selle mitmekesisusega - gravitatsioonijõud) eksisteerivad mis tahes massiga keha ümbritsevate gravitatsiooniväljade mõju tõttu. Gravitatsiooniväljade uurimine on seni lõpetamata. Välja allikat pole veel võimalik leida.
Materjast moodustavate aatomite elektromagnetilise vastasmõju tõttu tekib suurem hulk jõude.
Rõhujõud
Kui keha suhtleb Maaga, avaldab see pinnale survet. Survejõud, mille valem on: P=mg, määratakse kehamassi (m) järgi. Gravitatsioonikiirendusel (g) on Maa erinevatel laiuskraadidel erinevad väärtused.
Vertikaalse rõhu jõud on absoluutväärtuselt võrdne ja vastupidine toes tekkiva elastsusjõuga. Jõuvalem muutub sõltuv alt keha liikumisest.
Kehakaalu muutus
Keha mõju toele Maaga vastasmõju tõttu nimetatakse sageli keha raskuseks. Huvitaval kombel sõltub kehamassi suurus vertikaalsuunas liikumise kiirendusest. Juhul, kui kiirenduse suund on vastupidine vabalangemise kiirendusele, täheldatakse kaalu suurenemist. Kui keha kiirendus langeb kokku vabalangemise suunaga, siis keha kaal väheneb. Näiteks tõusvas liftis olles tunneb inimene tõusu alguses korraks kaalutõusu. Kinnitage, et selle massmuutub, see ei muutu. Samal ajal eraldame mõisted "kehakaal" ja selle "mass".
Elastne jõud
Keha kuju muutmisel (deformatsioonil) ilmneb jõud, mis kipub keha algkuju tagasi viima. Sellele jõule anti nimi "elastne jõud". See tekib keha moodustavate osakeste elektrilise vastasmõju tõttu.
Võtleme kõige lihtsama deformatsiooni: pinge ja surve. Pingetega kaasneb kehade lineaarsete mõõtmete suurenemine, kokkusurumisega aga nende vähenemine. Neid protsesse iseloomustavat väärtust nimetatakse keha elongatsiooniks. Tähistame seda tähega "x". Elastsusjõu valem on otseselt seotud pikenemisega. Igal deformeeritaval kehal on oma geomeetrilised ja füüsikalised parameetrid. Elastsuse deformatsioonikindluse sõltuvus kere ja materjali omadustest, millest see on valmistatud, määratakse elastsusteguriga, nimetagem seda jäikuseks (k).
Elastse interaktsiooni matemaatilist mudelit kirjeldab Hooke'i seadus.
Keha deformatsioonist tekkiv jõud on suunatud keha üksikute osade nihkesuuna vastu, on otseselt võrdeline selle pikenemisega:
- Fy=-kx (vektoritähis).
Märk "-" näitab deformatsiooni ja jõu vastupidist suunda.
Skalaarsel kujul ei ole negatiivset märki. Elastsusjõudu, mille valem on järgmisel kujul Fy=kx, kasutatakse ainult elastsete deformatsioonide korral.
Magnetvälja interaktsioon vooluga
Mõjumagnetväli alalisvooluks on kirjeldatud Ampère'i seadusega. Sel juhul nimetatakse jõudu, millega magnetväli mõjub sellesse paigutatud voolu juhtivale juhile, amprijõuks.
Magnetvälja vastasmõju liikuva elektrilaenguga põhjustab jõu avaldumise. Amperjõud, mille valem on F=IBlsinα, sõltub välja magnetinduktsioonist (B), juhi aktiivse osa pikkusest (l), voolutugevusest (I) juhis ja nurgast. voolu suuna ja magnetinduktsiooni vahel.
Viimase sõltuvuse tõttu võib väita, et magnetvälja vektor võib juhi pööramisel või voolu suuna muutumisel muutuda. Vasaku käe reegel võimaldab määrata tegevuse suuna. Kui vasak käsi on paigutatud nii, et magnetinduktsiooni vektor siseneb peopessa, suunatakse neli sõrme piki juhi voolu, siis 90° võrra painutatud pöial näitab voolu suunda. magnetväli.
Selle efekti kasutamist inimkonna poolt on leitud näiteks elektrimootorites. Rootori pöörlemise põhjustab võimsa elektromagneti tekitatud magnetväli. Jõuvalem võimaldab hinnata mootori võimsuse muutmise võimalust. Voolu või väljatugevuse suurenemisega suureneb pöördemoment, mille tulemuseks on mootori võimsuse suurenemine.
Osakeste trajektoorid
Magnetvälja interaktsiooni laenguga kasutatakse massispektrograafides laialdaselt elementaarosakeste uurimisel.
Välja toime põhjustab sel juhul jõu ilmumiseLorentzi jõud. Kui teatud kiirusega liikuv laetud osake siseneb magnetvälja, paneb Lorentzi jõud, mille valem on kujul F=vBqsinα, osakese ringikujulise liikumise.
Selles matemaatilises mudelis on v osakese kiirusmoodul, mille elektrilaeng on q, B on välja magnetiline induktsioon, α on nurk kiiruse suundade ja magnetinduktsiooni vahel.
Osake liigub ringis (või ringikaares), kuna jõud ja kiirus on suunatud üksteise suhtes 90°° nurga all. Lineaarkiiruse suuna muutmine põhjustab kiirenduse välimust.
Eespool käsitletud vasaku käe reegel kehtib ka Lorentzi jõu uurimisel: kui vasak käsi on paigutatud nii, et magnetinduktsiooni vektor siseneb peopessa, suunatakse neli joont sirutatud sõrme piki positiivselt laetud osakese kiirus, siis 90° kõverdatud pöial näitab jõu suunda.
Plasmaprobleemid
Tsüklotronites kasutatakse magnetvälja ja aine vastasmõju. Plasma laboratoorse uuringuga seotud probleemid ei võimalda seda hoida suletud anumates. Tugev alt ioniseeritud gaas saab eksisteerida ainult kõrgetel temperatuuridel. Plasmat saab hoida ühes kohas ruumis magnetväljade abil, keerates gaasi rõnga kujul. Kontrollitud termotuumareaktsioone saab uurida ka kõrgtemperatuurse plasma keerutamisel magnetväljade abil hõõgniidiks.
Näide magnetvälja toimestin vivo ioniseeritud gaasil – Aurora Borealis. Seda majesteetlikku vaatepilti vaadeldakse polaarjoone taga 100 km kõrgusel maapinnast. Gaasi salapärast värvilist kuma suudeti seletada alles 20. sajandil. Maa magnetväli pooluste lähedal ei suuda takistada päikesetuule tungimist atmosfääri. Kõige aktiivsem magnetinduktsiooni joont mööda suunatud kiirgus põhjustab atmosfääri ionisatsiooni.
Laengu liikumisega seotud nähtused
Ajalooliselt on peamist suurust, mis iseloomustab voolu liikumist juhis, nimetatakse voolutugevuseks. Huvitaval kombel pole sellel kontseptsioonil füüsikas jõuga mingit pistmist. Voolutugevus, mille valem sisaldab ajaühikus läbi juhi ristlõike voolavat laengut, on:
I=q/t, kus t on laengu vooluaeg q
Tegelikult on voolutugevus laengu suurus. Selle mõõtühik on amper (A), erinev alt N.
Jõu töö määramine
Ainele sundtegevusega kaasneb töö tegemine. Jõu töö on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne jõu ja selle mõjul läbitud nihke korrutisega ning jõu ja nihke suundade vahelise nurga koosinusega.
Jõu soovitud töö, mille valem on A=FScosα, sisaldab jõu suurust.
Keha toimega kaasneb keha liikumiskiiruse muutus ehk deformatsioon, mis viitab samaaegsetele energiamuutustele. Jõuga tehtud töö sõltub sellestväärtused.
