A természetben négyféle erő létezik: gravitációs, elektromágneses, nukleáris és gyenge.

Gravitációs erők vagy gravitáció, minden test között cselekedni. De ezek az erők észrevehetők, ha legalább az egyik test mérete összemérhető a bolygók méretével. A közönséges testek közötti vonzási erők olyan kicsik, hogy elhanyagolhatóak. Ezért a gravitációs erők a bolygók közötti kölcsönhatás erőinek tekinthetők, csakúgy, mint a bolygók és a Nap vagy más olyan testek között, amelyek nagyon nagy tömeg. Ezek lehetnek csillagok, bolygók műholdai stb.

Elektromágneses erők elektromos töltéssel rendelkező testek között működnek.

Nukleáris erők(erős) a természetben a legerősebbek. Az atommagok belsejében 10-13 cm távolságra hatnak.

Gyenge erők, akárcsak a nukleárisak, 10-15 cm nagyságrendű távolságra hatnak Hatásuk következtében a mag belsejében folyamatok mennek végbe.

Mechanikai vélemények gravitációs erők, rugalmas erők és súrlódási erők.

Gravitációs erők

A gravitáció leírása törvény szerint egyetemes gravitáció. Ez a törvény volt közepén Newton vázolta A XVII V. „A természetfilozófia matematikai alapelvei” című művében.

A gravitáció szerintaz a gravitációs erő, amellyel bármely anyagrészecskék vonzzák egymást.

Az az erő, amellyel az anyagrészecskék vonzzák egymást, egyenesen arányos tömegük szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével .

G – gravitációs állandó, numerikusan egyenlő a modulussal az a gravitációs erő, amellyel egy egységnyi tömegű test hat egy azonos egységtömegű és attól egységnyi távolságra lévő testre.

G = 6,67384(80) 10 −11 m 3 s −2 kg −1, vagy N m² kg −2.

A Föld felszínén a gravitációs erő (gravitációs erő) úgy nyilvánul meg gravitáció.

Látjuk, hogy minden vízszintes irányba dobott tárgy mégis leesik. Minden feldobott tárgy le is esik. Ez a gravitáció hatására történik, amely rá hat Bármi anyagi test a Föld felszíne közelében található. A gravitációs erő testekre és más csillagászati ​​testek felületére hat. Ez az erő mindig függőlegesen lefelé irányul.

A gravitáció hatására egy test gyorsulással mozog a bolygó felszíne felé, amit ún gyorsulás szabadesés .

A gravitáció felgyorsulását a Föld felszínén betűvel jelöljük g .

Ft = mg ,

ennélfogva,

g = Ft / m

g = 9,81 m/s 2 a Föld sarkain és az egyenlítőn g = 9,78 m/s2.

Egyszerű megoldáskor fizikai problémák méret g 9,8 m/s 2 -nek tekintendő.

Klasszikus elmélet A gravitáció csak olyan testekre vonatkozik, amelyek sebessége sokkal kisebb, mint a fénysebesség.

Rugalmas erők

Rugalmas erők olyan erőknek nevezzük, amelyek a testben deformáció következtében keletkeznek, változást okozva alakja vagy térfogata. Ezek az erők mindig arra törekszenek, hogy a testet visszaállítsák eredeti helyzetébe.

A deformáció során a test részecskéi elmozdulnak. A rugalmas erő a felé irányul ellenkező irányba részecske elmozdulás. Ha a deformáció megáll, a rugalmas erő eltűnik.

Robert Hooke angol fizikus, Newton kortársa, felfedezett egy törvényt, amely kapcsolatot teremt a rugalmassági erő és a test deformációja között.

Amikor egy test deformálódik, rugalmas erő lép fel, közvetlenül a nyúlással arányos test, és az alakváltozás során a részecskék mozgásával ellentétes irányú.

F = k ∆ l ,

Ahol Nak nek – a test merevsége vagy rugalmassági együtthatója;

∆ l – az alakváltozás mértéke, amely a test rugalmas erők hatására bekövetkező nyúlását mutatja.

A Hooke-törvény a rugalmas alakváltozásokra vonatkozik, ha a test nyúlása kicsi, és a test visszaállítja eredeti méreteit, miután a deformációt okozó erők megszűnnek.

Ha az alakváltozás nagy, és a test nem tér vissza eredeti alakjába, a Hooke-törvény nem érvényesül. Nál nél A nagyon nagy deformációk a test pusztulását okozzák.

Súrlódási erők

Súrlódás akkor lép fel, amikor az egyik test egy másik felületén mozog. Elektromágneses természetű. Ez az egymással érintkező testek atomjai és molekulái közötti kölcsönhatás következménye. A súrlódási erő iránya ellentétes a mozgás irányával.

Megkülönböztetni szárazÉs folyékony súrlódás. A súrlódást száraznak nevezzük, ha a testek között nincs folyékony vagy gáznemű réteg.

A száraz súrlódás megkülönböztető jellemzője a statikus súrlódás, amely akkor lép fel, amikor a testek viszonylagos nyugalomban vannak.

Nagyságrend statikus súrlódási erők mindig egyenlő az értékkel külső erőés elküldték az ellenkező oldalt. A statikus súrlódási erő megakadályozza a test mozgását.

A száraz súrlódást viszont súrlódásra osztják csúszásés súrlódás gördülő.

Ha a külső erő nagysága meghaladja a súrlódási erő nagyságát, akkor csúszás következik be, és az érintkező testek egyike előremozdul a másik testhez képest. És a súrlódási erőt hívják csúszó súrlódási erő. Iránya ellentétes lesz a csúszás irányával.

A csúszósúrlódás ereje függ a testek egymásnak nyomó erőtől, a súrlódó felületek állapotától, a mozgás sebességétől, de nem függ az érintkezési területtől.

Az egyik test csúszósúrlódási erejét a másik felületén a következő képlettel számítjuk ki:

F tr. = k N ,

Ahol k – csúszósúrlódási együttható;

N - Kényszerítés normális reakció, a felszínről ható a testre.

Gördülési súrlódási erő egy felületen gördülő test és maga a felület között fordul elő. Ilyen erők például akkor jelentkeznek, amikor az autógumik érintkeznek az útfelülettel.

A gördülési súrlódási erő nagyságát a képlet számítja ki

Ahol Ft – gördülési súrlódási erő;

f – gördülési súrlódási tényező;

R – a gördülő test sugara;

N – nyomóerő.

Ami azt a mértéket jellemzi, amellyel más testek vagy mezők egy testre hatnak, erőnek nevezzük. A második szerint a test gyorsulása egyenesen arányos a rá ható erővel. Ennek megfelelően egy test sebességének megváltoztatásához erőt kell kifejteni rá. Ezért igaz, hogy a természetben lévő erők minden mozgás forrásául szolgálnak.

Inerciális referenciarendszerek

A természetben lévő erők vektor mennyiségek, vagyis van moduljuk és irányuk. Két erő csak akkor tekinthető azonosnak, ha nagyságuk egyenlő és irányuk egybeesik.

Ha a testre semmilyen erő nem hat, és abban az esetben is, ha az adott testre ható erők geometriai összege (ezt az összeget az összes erő eredőjének nevezik) egyenlő nullával, akkor a test vagy nyugalomban marad, vagy továbbra is ugyanabba az irányba halad állandó sebesség(vagyis tehetetlenséggel mozog). Ez a kifejezés inerciális referenciarendszerekre érvényes. Az ilyen rendszerek létezését Newton első törvénye feltételezi. A természetben nincsenek ilyen rendszerek, de ezek megoldása során gyakran kényelmesek gyakorlati problémák A Földhöz kapcsolódó referenciakeret inerciálisnak tekinthető.

Föld - inerciális és nem inerciális vonatkoztatási rendszer

Különösen az építési munkák során, az autók mozgásának és az úszóközlekedés kiszámításakor elégséges az a feltételezés, hogy a Föld inerciális vonatkoztatási rendszer, hogy a szükséges praktikus megoldás feladatok a ható erők pontos leírására.

A természetben is vannak olyan problémák, amelyek nem engedik meg ezt a feltételezést. Ez különösen vonatkozik űrprojektek. Amikor egy rakéta egyenesen felfelé indul, a Föld forgása miatt nem csak függőleges, hanem vízszintes irányban is látható mozgást végez a Föld forgásával szemben. Ez a mozgás felfedi a bolygónkhoz kapcsolódó referenciarendszer tehetetlenségét.

Fizikailag nincsenek olyan erők, amelyek eltérítenék a rakétát. Mindazonáltal a rakéta mozgásának leírásához kényelmesen használható. Ezek az erők fizikailag nem léteznek, de létezésük feltételezése lehetővé teszi, hogy egy nem inerciarendszert tehetetlenségnek képzeljünk el. Más szavakkal, a rakéta röppályájának kiszámításakor azt feltételezzük, hogy a Föld referenciakerete tehetetlen, ugyanakkor egy bizonyos vízszintes irányú erő hat a rakétára. Ezt az erőt Coriolis-erőnek nevezik. A természetben hatása akkor válik észrevehetővé, ha arról beszélünk bolygónkhoz képest egy bizonyos magasságban elég hosszú ideig vagy nagy sebességgel mozgó testekről. Így nem csak a rakéták és műholdak mozgásának leírásánál veszik figyelembe, hanem a tüzérségi lövedékek, repülőgépek stb. mozgásának kiszámításakor is.

Az interakciók természete

A természetben minden erő eredetük természeténél fogva a négy alapvető erőhöz tartozik: gravitációs, gyenge és erős). A makrokozmoszban csak a gravitáció és az elektromágneses erők hatása észlelhető. Gyenge és erős kölcsönhatások befolyásolják a belső folyamatokat atommagokés szubatomi részecskék.

A gravitációs kölcsönhatás leggyakoribb példája az az erő, amellyel a Föld hat a körülötte lévő testekre.

Az elektromágneses erők a nyilvánvaló példákon kívül magukban foglalják az összes rugalmas, nyomással összefüggő kölcsönhatást, amelyet a testek egymásra gyakorolnak. Ennek megfelelően az olyan természeti erő, mint a súly (az az erő, amellyel a test egy felfüggesztésre vagy támasztékra hat), elektromágneses természetű.

Erők a természetben.

Sok ilyen van a természetben különböző típusok erők: gravitáció, gravitáció, Lorentz, Amper, kölcsönhatás álló töltések stb., de végül mindegyik néhány alapvető (alapvető) interakcióra vezethető vissza. Modern fizikaúgy véli, hogy a természetben csak négyféle erő vagy négyféle kölcsönhatás létezik:

1) gravitációs kölcsönhatás (gravitációs mezőkön keresztül);

2) elektromágneses kölcsönhatás(végrehajtva elektromágneses mezők);

3) nukleáris (vagy erős) (kapcsolatot biztosít az atommag részecskéi között);

4) gyenge (az elemi részecskék bomlási folyamataiért felelős).

Belül klasszikus mechanika foglalkozik a gravitációs és elektromágneses erőkkel, valamint a rugalmas és súrlódási erőkkel.

Gravitációs erők(gravitációs erők) azok a vonzási erők, amelyek engedelmeskednek az egyetemes gravitáció törvényének. Bármely két test olyan erővel vonzódik egymáshoz, amelynek modulusa egyenesen arányos tömegük szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével:

ahol =6,67×10 –11 N×m 2 /kg 2 – gravitációs állandó.

Gravitáció- az erő, amellyel a testet a Föld vonzza. A Föld felé ható gravitációs erő hatására minden test ugyanolyan gyorsulással esik le a Föld felszínéhez képest, ezt nevezzük gravitációs gyorsulásnak. Newton második törvénye szerint minden testre erő hat , az úgynevezett gravitáció. A súlypontra alkalmazzák.

Súly–Val vel iszap, amellyel a test a Földhöz vonzódva hat a felfüggesztésre vagy támasztékra . Ellentétben a gravitációval, ami az gravitációs erő, a testre ható, a súly egy támasztékra vagy felfüggesztésre ható rugalmas erő. A gravitáció csak akkor egyenlő a tömeggel, ha a támaszték vagy a felfüggesztés a Földhöz képest álló helyzetben van. Modulus szempontjából a tömeg lehet nagyobb, ill kevesebb erőt gravitáció Egy támasz gyorsított mozgása esetén (pl. teherhordó felvonó) a mozgásegyenlet (figyelembe véve, hogy a támasz reakcióereje nagyságrendileg megegyezik a súllyal, de ellenkező előjel ): Þ . Ha a mozgás felfelé irányul , le: .

Amikor egy test szabadesésben van, a súlya egyenlő nullával, azaz állapotban van súlytalanság.

Rugalmas erők testek kölcsönhatása következtében keletkeznek, deformációjukkal együtt. A rugalmas (kvázi-rugalmas) erő arányos a részecske egyensúlyi helyzetből való elmozdulásával, és az egyensúlyi helyzet felé irányul:

Súrlódási erők Az egymással érintkező testek molekulái és atomjai közötti kölcsönhatási erők megléte miatt keletkeznek. A tövisek erői: a) két mozgó test érintkezésekor keletkeznek; b) az érintkezési felülettel párhuzamosan hat; d) a test mozgása ellen irányul.

A szilárd testek felületei közötti súrlódást réteg vagy kenőanyag hiányában nevezzük száraz. A szilárd és folyékony vagy gáznemű közeg, valamint az ilyen közeg rétegei közötti súrlódást nevezzük viszkózus vagy folyékony. A száraz súrlódásnak három típusa van: statikus súrlódás, csúszósúrlódás és gördülési súrlódás.

Statikus súrlódási erő a nyugalomban lévő érintkező testek között ható erő. Nagysága egyenlő, és ellentétes irányú a testet mozgásra kényszerítő erővel: ; , ahol m a súrlódási tényező.

A csúszó súrlódási erő akkor lép fel, amikor az egyik test átcsúszik egy másik felületén: és érintőlegesen a dörzsölő felületekre oldalra irányítva, ellentétes mozgás adott test a másikhoz képest. A csúszási súrlódási tényező függ a testek anyagától, a felületek állapotától stb relatív sebesség testmozgások

Amikor egy test átgurul egy másik felületén, gördülési súrlódási erő, ami megakadályozza a test elgurulását. A gördülési súrlódási erő az érintkező testek azonos anyagaira mindig kisebb, mint a csúszó súrlódási erő. Ezt a gyakorlatban úgy használják, hogy a siklócsapágyakat golyós- vagy görgőscsapágyakra cserélik.

A rugalmas és a súrlódási erőket az elektromágneses eredetű anyag molekulái közötti kölcsönhatás jellege határozza meg, tehát természetüknél fogva elektromágneses eredetűek. A gravitációs és elektromágneses erők alapvetőek – nem redukálhatók másra, többre egyszerű erők. A rugalmas és súrlódó erők nem alapvetőek. Alapvető kölcsönhatások a törvények egyszerűsége és pontossága különbözteti meg őket.

Már 2x segítettem ebben a problémában!

Newton törvényei. Erők a természetben: rugalmasság, súrlódás, gravitáció. Az egyetemes gravitáció törvénye.

2. Erők a természetben: rugalmasság, súrlódás, gravitáció. Megtudtuk, hogy az erő a testek kölcsönhatásának mennyiségi mértéke, és a nemzetközi SI-ben az erő mértékegységét newtonnak (N) nevezik.

Az erő mérésére szolgáló eszközt dinamométernek nevezzük.

Az erők természetüknél fogva a következők:

Gravitációs: gravitáció, gravitációs erő

Elektromágneses: rugalmas erő, súrlódási erő

Gyenge és erős kölcsönhatások térszinten: Coulomb-erő, Amper-erő, Lorentz-erő.

Tekintsük részletesebben a rugalmassági, súrlódási és gravitációs erőket.

Gravitáció.

Azt az erőt, amellyel a Föld minden testet magához vonz, gravitációnak nevezzük. Jelölve - Fstrand, a tömegközéppontra alkalmazva, sugárirányban a Föld középpontja felé irányítva, a képlet határozza meg

Ahol: m – testtömeg; g – gravitációs gyorsulás (g=9,8m/s2).

Súrlódási erő.

Súrlódási erőnek nevezzük azt az erőt, amely akkor keletkezik, amikor az egyik test a másik felületén mozog, a mozgással ellentétes irányban.

A súrlódási erő alkalmazási pontja a súlypont alatt, az érintkező felületek mentén történő mozgással ellentétes irányban. A súrlódási erő statikus súrlódási erőre, gördülési súrlódási erőre és csúszósúrlódási erőre oszlik. A statikus súrlódási erő olyan erő, amely megakadályozza az egyik test mozgását a másik felületén. Séta közben a talpra ható statikus súrlódási erő gyorsulást kölcsönöz az embernek. Csúszáskor a kezdetben mozdulatlan testek atomjai közötti kötések megszakadnak, a súrlódás csökken. A csúszósúrlódás ereje az érintkező testek relatív mozgási sebességétől függ. A gördülési súrlódás sokszor kisebb, mint a csúszósúrlódás.

A súrlódási erőt a következő képlet határozza meg:

ahol: µ a súrlódási együttható, a felületkezelés jellegétől és az érintkező testek anyagkombinációjától (az egyes atomok vonzási erejétől) függő dimenzió nélküli mennyiség különféle anyagok jelentősen függenek elektromos tulajdonságaiktól);

N – támasztó reakcióerő az a rugalmas erő, amely a testtömeg hatására a felületben keletkezik.

Vízszintes felületre: Ftr = µmg

Vezetés közben szilárd Folyadékban vagy gázban viszkózus súrlódási erő keletkezik. A viszkózus súrlódási erő lényegesen kisebb, mint a száraz súrlódási erő. A test relatív sebességével ellentétes irányba is irányul. A viszkózus súrlódásnál nincs statikus súrlódás. A viszkózus súrlódás ereje erősen függ a test sebességétől.

Rugalmas erő

Amikor egy test deformálódik, olyan erő keletkezik, amely visszaállítja a test korábbi méretét és alakját. Elasztikus erőnek nevezik.

Az alakváltozás legegyszerűbb fajtája a húzó vagy nyomó deformáció.

Kis alakváltozásoknál (|x|<< l) сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации: Fупр =kx

Ez az összefüggés kifejezi Hooke kísérletileg megállapított törvényét: a rugalmas erő egyenesen arányos a test hosszának változásával.

Ahol: k a test merevségi együtthatója newton per méterben (N/m) mérve. A merevségi együttható a test alakjától és méretétől, valamint az anyagtól függ.

3. Az egyetemes gravitáció törvénye.

A víz minden nap elhagyja a partokat, majd mintha mi sem történt volna, visszatér.

Tehát a víz jelenleg nem valahol ismeretlen helyen van, hanem hozzávetőlegesen az óceán közepén. Ott valami vízhegyhez hasonló képződik. Hihetetlen, igaz? A szétterülő tulajdonságú víz nemcsak lefolyik, hanem hegyeket is alkot. És ezekben a hegyekben hatalmas víztömeg koncentrálódik. De ha ez megtörténik, annak valami oka lehet. És megvan az oka. Az ok abban rejlik, hogy ez a víz vonzza a Holdat.

Ahogy a Hold a Föld körül kering, áthalad az óceánok felett

A mozgás változásának oka: a testekben a gyorsulás megjelenése az erő. Az erők akkor keletkeznek, amikor a testek kölcsönhatásba lépnek egymással. De milyen típusú interakciók léteznek, és sok van belőlük?

Első pillantásra úgy tűnhet, hogy a testeknek nagyon sokféle befolyása van egymásra, és ezért különböző típusú erők. A gyorsulást kézzel tolva vagy húzva lehet átadni a testnek; a hajó gyorsabban vitorlázik, ha jó szél fúj; Bármely test, amely a Földre esik, gyorsulással mozog; Az íjhúr meghúzásával és elengedésével gyorsulást adunk a nyílnak. Minden vizsgált esetben erők működnek, és teljesen másnak tűnnek. És megnevezhetsz más erőket is. Mindenki tud az elektromos és mágneses erők létezéséről, az árapályok erejéről, a földrengések és hurrikánok erejéről.

De tényleg olyan sokféle erő van a természetben?

Ha a testek mechanikai mozgásáról beszélünk, akkor itt csak háromféle erővel találkozunk: a gravitációs erővel, a rugalmas erővel és a súrlódási erővel. Az összes fent tárgyalt erő rájuk száll le. A rugalmasság, a gravitáció és a súrlódási erők az egyetemes gravitációs erők és a természet elektromágneses erőinek megnyilvánulásai. Kiderült, hogy a természetben csak két ilyen erő létezik.

Elektromágneses erők. A villamosított testek között van egy speciális erő, az úgynevezett elektromos erő, amely lehet vonzó vagy taszító erő. A természetben kétféle töltés létezik: pozitív és negatív. Két különböző töltésű test vonz, az azonos töltésű testek taszítanak.

Az elektromos töltéseknek van egy különleges tulajdonsága: amikor a töltések mozognak, az elektromos erőn kívül egy másik erő is keletkezik közöttük - egy mágneses erő.

A mágneses és az elektromos erők szorosan kapcsolódnak egymáshoz, és egyidejűleg hatnak. S mivel leggyakrabban mozgó töltésekkel kell számolnunk, a köztük ható erőket nem lehet megkülönböztetni. És ezeket az erőket elektromágneses erőknek nevezzük.

Hogyan keletkezik egy „elektromos töltés”, amivel egy test rendelkezhet, vagy nem?

Minden test molekulákból és atomokból áll. Az atomok még kisebb részecskékből állnak - az atommagból és az elektronokból. Ezek, az atommagok és az elektronok bizonyos elektromos töltésekkel rendelkeznek. Az atommag pozitív, az elektronok pedig negatív töltésűek.

Normál körülmények között az atomnak nincs töltése - semleges, mivel az elektronok teljes negatív töltése megegyezik az atommag pozitív töltésével. És az ilyen semleges atomokból álló testek elektromosan semlegesek. Az ilyen testek között gyakorlatilag nincs elektromos kölcsönhatási erő.

De ugyanabban a folyékony (vagy szilárd) testben a szomszédos atomok olyan közel helyezkednek el egymáshoz, hogy a töltések közötti kölcsönhatási erők, amelyekből állnak, nagyon jelentősek.

Az atomok közötti kölcsönhatás erői a köztük lévő távolságtól függenek. Az atomok közötti kölcsönhatási erők képesek megváltoztatni irányukat, ha a köztük lévő távolság megváltozik. Ha az atomok közötti távolság nagyon kicsi, akkor taszítják egymást. De ha a köztük lévő távolság megnő, az atomok vonzzák egymást. Az atomok közötti bizonyos távolságnál a kölcsönhatási erők nullává válnak. Természetesen ilyen távolságokban az atomok egymáshoz képest helyezkednek el. Megjegyzendő, hogy ezek a távolságok nagyon kicsik, és megközelítőleg megegyeznek maguknak az atomoknak a méretével.

blog.site, az anyag teljes vagy részleges másolásakor az eredeti forrásra mutató hivatkozás szükséges.