1. обзор
2. равновесный
3. Фундаментальные силы во Вселенной
4. Сильная Сила
5. Электромагнитная сила
6. Слабая сила
7. Сила гравитации
8. приливы
9. Неосновные силы
10. Нормальная сила
11. фрикционный
12. Интересные факты о силах

На этого серфера действуют три силы, находящиеся в динамическом равновесии: гравитация, подъем и сопротивление

обзор

равновесный

Фундаментальные силы во Вселенной

Сильная Сила

Электромагнитная сила

Слабая сила

Сила гравитации

приливы

Неосновные силы

Нормальная сила

фрикционный

Интересные факты о силах

обзор

Физика определяет силу как влияние, которое меняет движение тела, будь то внешнее движение или движение внутри тела, например изменение его формы. Например, когда камень высвобождается, он падает, потому что его притягивает сила тяжести Земли. Во время удара он изгибает травинки, на которые падает, - сила веса камня заставляет их двигаться и менять свою форму.

Сила - это вектор, означающий, что у него есть направление. Когда несколько сил действуют на объект и тянут его в разных направлениях, эти силы могут находиться в равновесии, что означает, что их векторная сумма равна нулю. В этом случае объект будет в покое. Камень из более раннего примера может катиться после того, как он упадет на землю, но в конечном итоге он остановится. Сила гравитации все еще тянет его вниз, но в то же время нормальная сила, или сила реакции грунта, толкает камень вверх. Общая сумма этих сил равна нулю, они находятся в равновесии, а камень не движется.

Единицей СИ является ньютон. Один ньютон соответствует чистой силе, которая ускоряет объект с массой один килограмм на один метр в секунду в квадрате.

равновесный

Одним из первых ученых, исследовавших силы и создавших модель их взаимодействия с веществом во вселенной, был Аристотель. Согласно его модели, если суммарная векторная сумма сил, действующих на объект, равна нулю, силы находятся в состоянии равновесия, а объект неподвижен. Эта модель была позже исправлена, чтобы включить объекты, движущиеся с постоянной скоростью, когда силы находятся в равновесии. Этот тип равновесия называется динамическим равновесием, а тот, в котором объект находится в покое, называется статическим равновесием.

Фундаментальные силы во Вселенной

Силы в природе заставляют объекты двигаться или оставаться на месте. В природе существуют четыре фундаментальные силы: сильная, электромагнитная, слабая и гравитационная. Все остальные силы являются подмножествами этих четырех. Сильные и слабые силы, в отличие от электрических и гравитационных сил, воздействуют на вещество только на ядерном уровне. Они не работают на больших расстояниях.

Сильная Сила

Сильная сила - самая сильная из четырех сил. Он действует на элементы ядра атома, удерживая нейтроны и протоны вместе. Эта сила переносится глюонами и связывает кварки вместе, образуя более крупные частицы. Кварки образуют нейтроны, протоны и другие более крупные частицы. Глюоны - это более мелкие элементарные частицы, которые не имеют субструктуры и перемещаются между кварками в качестве носителей силы. Движение глюонов создает сильную силу между кварками. Это сила, которая составляет материю во вселенной.

Электромагнитная сила

Трансформаторы полюсного типа в Киото, Япония

Электромагнитная сила - вторая по силе сила. Это взаимодействие между частицами с противоположными или одинаковыми электрическими зарядами. Когда две частицы имеют одинаковый заряд, то есть они оба положительные или оба отрицательные, они отталкивают друг друга. Если, с другой стороны, они имеют противоположный заряд, где один положительный, а другой отрицательный, они притягиваются друг к другу. Это движение частиц, которые отталкиваются или притягиваются к другим частицам, является электричеством - физическим явлением, которое мы используем в повседневной жизни и в большинстве технологий.

Электромагнитная сила может учитывать химические реакции, свет и электричество, а также взаимодействия между молекулами, атомами и электронами. Эти взаимодействия между частицами ответственны за формы, которые твердые объекты принимают в мире. Электромагнитная сила не позволяет двум твердым объектам проникать друг в друга, потому что электроны в одном объекте отталкивают электроны одного и того же заряда другого объекта. Исторически электрические и магнитные силы рассматривались как отдельные влияния, но в конечном итоге было обнаружено, что они связаны между собой. Большинство объектов имеют нейтральный заряд, но можно изменить заряд объекта, потерев два объекта вместе. Электроны будут перемещаться между двумя материалами, притягиваясь к противоположным заряженным электронам в другом материале. Это оставит больше одинаковых заряженных электронов на поверхности каждого объекта, таким образом, изменяя основной заряд объекта в целом. Например, если кто-то натирает волосы свитером, а затем снимает его, волосы встают и «следуют» за свитером. Это связано с тем, что электроны на поверхности волоса притягиваются к атомам на поверхности свитера больше, чем электроны на поверхности свитера притягиваются к атомам на поверхности волоса. Волосы или другие аналогично заряженные объекты также будут притягиваться к нейтрально заряженным поверхностям.

Слабая сила

Слабая сила слабее электромагнитной. Так же, как глюоны несут сильную силу, W и Z бозоны несут слабую силу. Это элементарные частицы, которые испускаются или поглощаются. W-бозоны облегчают процесс радиоактивного распада, в то время как Z-бозоны не влияют на частицы, с которыми они вступают в контакт, кроме передачи импульса. Датирование углерода, процесс определения возраста органического вещества, возможно из-за слабой силы. Он используется для установления возраста исторических артефактов и основан на оценке распада углерода, присутствующего в этом органическом веществе.

Сила гравитации

Озеро Онтарио. Миссиссауга (Канада). Звездная ночь

Гравитационная сила является самой слабой из четырех. Он удерживает астрономические объекты на своих позициях во вселенной, отвечает за приливы и заставляет объекты падать на землю при высвобождении. Это сила, которая действует на объекты, притягивая их друг к другу. Сила этого притяжения увеличивается с массой объекта. Как и другие силы, он, как полагают, опосредуется частицами, гравитонами, но эти частицы еще не обнаружены. Гравитация влияет на то, как движутся астрономические объекты, и движение может быть рассчитано на основе массы окружающих объектов. Эта зависимость позволила ученым предсказать, что Нептун существует, наблюдая за движением Урана, прежде чем Нептун был замечен в телескоп. Это произошло потому, что движение Урана было несовместимо с его предсказанным движением, основанным на астрономических объектах, известных в то время, поэтому ученые пришли к выводу, что другая планета, еще невидимая, должна влиять на ее модели движения.

Согласно теории относительности, гравитация также изменяет континуум пространства-времени, четырехмерное пространство, в котором существует все, включая человека. Согласно этой теории кривизна пространства-времени увеличивается с массой, и поэтому ее легче заметить при объекты размером с планеты или больше по массе. Эта кривизна была доказана экспериментально, и ее можно увидеть при сравнении двух синхронизированных часов, где один неподвижен, а другой движется на значительное расстояние вдоль тела с большой массой. Например, если часы перемещаются по орбите Земли, как в эксперименте Хафеле-Китинга, то время, которое они показывают, будет отставать от стационарных часов, потому что искривление пространства-времени приводит к замедлению времени для часов в движении.

Сила гравитации заставляет объекты ускоряться при падении к другому объекту, и это заметно, когда разница в массе между ними велика. Это ускорение может быть рассчитано на основе массы объектов. Для объектов, падающих к Земле, это около 9,8 метра в секунду в квадрате.

приливы

Морские скалы

Приливы являются примерами гравитационной силы в действии. Они вызваны гравитационными силами Луны, Солнца и Земли. В отличие от твердых предметов, вода может легко менять форму, когда на нее действуют силы. Поэтому, когда гравитационные силы Луны и Солнца действуют на Землю, поверхность земли не притягивается этими силами так сильно, как вода. Луна и Солнце движутся по небу, и вода на Земле следует за ними, вызывая приливы. Силы, действующие на воду, называются приливными силами; они представляют собой различные гравитационные силы. Луна, будучи ближе к Земле, обладает более сильной приливной силой по сравнению с Солнцем. Когда приливные силы Солнца и Луны действуют в одном направлении, прилив является самым сильным и называется весенним приливом. Когда эти две силы находятся в противостоянии, прилив является самым слабым и называется приливом.

Приливы случаются с различной частотой в зависимости от географического района. Поскольку гравитация Луны и Солнца тянет как воду, так и всю планету Земля, в некоторых районах происходят приливы, когда гравитационная сила тянет воду и Землю в одинаковом или разном направлении. В этом случае пара прилива и отлива происходит дважды за один день. В некоторых районах это происходит только один раз в день. Схемы приливов на побережье зависят от формы побережья, схем глубоководных приливов океана, местоположения Луны и Солнца, а также взаимодействия их гравитационных сил. В некоторых местах продолжительность времени между приливами может достигать нескольких лет. В зависимости от береговой линии и глубины океана приливы могут вызывать течения, штормы, изменения в характере ветра и колебания давления воздуха. В некоторых местах используются специальные часы, чтобы вычислить, когда произойдет следующий прилив. Они настраиваются на основе приливных явлений в области и должны быть перенастроены при перемещении в другое место. В некоторых районах приливные часы не эффективны, потому что приливы не могут быть легко предсказаны там.

Приливная сила, которая перемещает воду на берег и обратно, иногда используется для выработки энергии. Приливные мельницы веками использовали эту силу. Базовая конструкция имеет резервуар для воды, и вода впускается во время прилива и выходит во время отлива. Кинетическая энергия протекающей воды перемещает колесо мельницы, а генерируемая мощность используется для выполнения работы, например, измельчения зерна в муку. Хотя существует ряд проблем с этой системой, в том числе опасность для экосистемы, в которой построен этот комбинат, этот метод производства энергии имеет потенциал, поскольку он является возобновляемым и надежным источником энергии.

Неосновные силы

Силы, являющиеся производными фундаментальных сил, называются не фундаментальными силами.

Нормальная сила

равновесный

Одной из неосновных сил является нормальная сила, которая действует перпендикулярно поверхности объекта и выталкивает наружу, сопротивляясь давлению других объектов. Когда объект помещается на поверхность, величина нормальной силы равна чистой силе, прижимающейся к поверхности. На плоской поверхности, когда силы, отличные от силы тяжести, находятся в равновесии, нормальная сила равна гравитационной силе по величине и противоположной по направлению. Векторная сумма двух сил тогда равна нулю, и объект неподвижен или движется с постоянной скоростью. Когда объект находится на склоне, а другие силы находятся в равновесии, сумма гравитационных и нормальных сил направлена ​​вниз (но не прямо вниз, перпендикулярно горизонту), и объект скользит вниз вдоль вдоль наклона.

Более широкие шины обеспечивают лучшее трение

фрикционный

Трение - это сила, параллельная поверхности объекта и противоположная его движению. Это происходит, когда два объекта скользят друг против друга (кинетическое трение), или когда неподвижный объект помещается на наклонную поверхность (статическое трение). Эта сила применяется при приведении объектов в движение, например, сцепление колес с землей из-за трения. Без этого они не смогли бы продвигать транспортные средства. Трение между резиной шин и грунтом достаточно сильное, чтобы шины не скользили по земле, что позволило обеспечить движение при качении и лучше контролировать направление движения. Трение объекта качения, трение или сопротивление качению не так сильно, как сухое трение двух объектов, скользящих друг о друга. Трение используется при остановке с использованием тормозов - колеса автомобиля замедляются сухим трением в дисковых или барабанных тормозах. В некоторых случаях трение нежелательно, поскольку оно замедляет движение и изнашивает механические компоненты. Жидкости или гладкие поверхности используются для минимизации трения.

Интересные факты о силах

Силы могут деформировать твердые объекты или изменять объем и давление в жидкостях и газах. Это происходит, когда силы применяются неравномерно к различным частям объекта или вещества. В некоторых случаях, когда к тяжелому предмету прикладывается достаточное усилие, его можно сжать в очень маленькую сферу. Если эта сфера достаточно мала, меньше определенного радиуса, то может образоваться черная дыра. Этот радиус называется радиусом Шварцшильда . Он варьируется в зависимости от массы объекта и может быть рассчитан по формуле. Объем этой сферы настолько мал, что по сравнению с массой объекта он практически равен нулю. Поскольку масса черных дыр очень сильно уплотнена, они имеют чрезвычайно высокое гравитационное притяжение, так что другие объекты не могут избежать этого, и ни один не может осветить. Черные дыры не отражают свет, поэтому они кажутся полностью черными. Вот почему их называют черными дырами. Ученые считают, что крупные звезды в конце своей жизни превращаются в черные дыры и могут расти в массе, поглощая другие объекты, находящиеся в пределах определенного радиуса.

Рекомендации

Artykuł został piszany przez Катерина Юрий ,

У вас есть трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Опубликуйте свой вопрос в TCTerms и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Похожие