Ang nababanat na puwersa ng tagsibol. Ang Batas ni Hooke sa Anyo ng Matematika

Mga tagubilin

Maglakip ng dynamometer sa katawan at hilahin ito, na nagpapa-deform sa katawan. Ang puwersa na ipapakita ng dynamometer ay magiging katumbas ng magnitude sa elastic force na kumikilos sa katawan. Hanapin ang stiffness coefficient gamit ang Hooke, na nagsasabing ang elastic force ay direktang proporsyonal sa pagpahaba nito at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran ng deformation. Kalkulahin ang stiffness coefficient sa pamamagitan ng paghahati ng halaga ng puwersa F sa pagpahaba ng katawan x, na sinusukat gamit ang isang ruler o tape k=F/x. Upang mahanap ang elongation ng isang deformed body, ibawas ang haba ng deformed body mula sa orihinal na haba nito. Koepisyent ng paninigas sa N/m.

Kung wala kang dynamometer, isabit ang isang karga ng kilalang masa mula sa deformable na katawan. Siguraduhing nababanat ang katawan at hindi bumagsak. Sa kasong ito, ang bigat ng pagkarga ay magiging katumbas ng nababanat na puwersa na kumikilos sa katawan, ang koepisyent ng paninigas na dapat matagpuan, halimbawa, . Kalkulahin ang stiffness coefficient sa pamamagitan ng paghahati ng produkto ng mass m at acceleration libreng pagkahulog g≈9.81 m/s² para sa pagpapahaba ng katawan x, k=m g/x. Sukatin ang pagpahaba gamit ang pamamaraang iminungkahi sa nauna.

Halimbawa. Sa ilalim ng pagkarga ng 3 kg, ang isang spring na 20 cm ang haba ay nagiging 26 cm, matukoy ito. Hanapin muna ang spring extension sa . Upang gawin ito, mula sa haba ng pinahabang spring, ibawas ang haba nito sa normal na estado x=26-20=6 cm=0.06 m Kalkulahin ang higpit gamit ang naaangkop na formula k=m g/x=3 9.81/0.06≈500. N /m.

At ngayon ilang mga tip. Para mabawasan katigasan tubig sa iyong , magdagdag ng dalisay o dalisay tubig ulan, gumamit ng mga espesyal na halaman tulad ng elodea at hornwort. Bilang karagdagan, ang tubig ay maaaring frozen o pinakuluang mabuti. Sa unang kaso, ito ay ibinubuhos sa isang mababang palanggana at nakalantad sa lamig. Sa sandaling mag-freeze ito sa kalahati ng lalagyan, ang yelo ay nabasag at, kapag natunaw, ginamit. Sa pangalawa, ang tubig ay pinakuluan sa isang enamel bowl sa loob ng isang oras, pagkatapos nito ay pinahihintulutan na palamig at dalawang-katlo ng "tuktok" ay ginagamit. tubig.

Video sa paksa

Bilang resulta ng pagpapapangit pisikal na katawan Palaging may puwersa na sumasalungat dito, sinusubukang ibalik ang katawan sa orihinal nitong posisyon. Tukuyin ito puwersa pagkalastiko sa pinakasimpleng kaso posible ito ayon sa batas ni Hooke.

Mga tagubilin

Lakas pagkalastiko, na kumikilos sa isang deformed body, ay nagmumula bilang resulta ng electromagnetic interaction sa pagitan ng mga atoms nito. meron iba't ibang uri deformations: / lumalawak, gupit, baluktot. Sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa, ang iba't ibang bahagi ng katawan ay gumagalaw nang iba, kaya ang pagbaluktot at puwersa pagkalastiko, na nakadirekta sa nakaraang estado.

Tensile/compressive deformation sa pamamagitan ng direksyon ng isang panlabas na puwersa sa kahabaan ng axis ng isang bagay. Maaari itong maging isang pamalo, isang bukal, o ibang katawan na may mahabang hugis. Kapag nasira, nagbabago ang cross section, at ang puwersa pagkalastiko ay proporsyonal sa magkaparehong displacement ng mga particle ng katawan: Fcontrol = -k ∆x.

Tinatawag itong batas ni Hooke, ngunit hindi ito palaging nalalapat, ngunit para lamang sa medyo maliit na mga halaga ng ∆x. Ang halaga k ay tinatawag na higpit at ipinahayag sa N/m. Ang koepisyent na ito ay nakasalalay sa pinagmumulan ng materyal katawan, pati na rin ang hugis at sukat, ito ay proporsyonal sa cross section.

Sa panahon ng pagpapapangit ng paggugupit, ang dami ng katawan ay hindi nagbabago, ngunit ang mga layer nito ay nagbabago nang may kaugnayan sa bawat isa. Lakas pagkalastiko katumbas ng produkto ng koepisyent pagkalastiko na may shift na direktang umaasa sa cross section katawan, sa pamamagitan ng anggulo sa pagitan ng axis at ng tangent sa direksyon kung saan kumikilos ang panlabas na puwersa: Fcontrol = D α.

Nababanat na pwersa at mga deformation

Kahulugan 1

Ang puwersa na nanggagaling sa isang katawan bilang resulta ng pagpapapangit nito at may posibilidad na ibalik ito sa paunang estado nito ay tinatawag na elastic force.

Lahat ng katawan materyal na mundo ay napapailalim sa iba't ibang uri ng mga deformation. Ang mga deformation ay lumitaw dahil sa paggalaw at, bilang isang resulta, ang mga pagbabago sa posisyon ng mga particle ng katawan na may kaugnayan sa bawat isa. Ayon sa antas ng reversibility maaari nating makilala:

• nababanat, o nababaligtad na mga pagpapapangit;
• plastik (nalalabi) o hindi maibabalik na mga pagpapapangit.

Sa mga kaso kung saan ang isang katawan, sa pagkumpleto ng pagkilos ng mga puwersa na humahantong sa pagpapapangit, ay nagpapanumbalik ng orihinal na mga parameter nito, ang pagpapapangit ay tinatawag na nababanat.

Kapansin-pansin na sa panahon ng nababanat na pagpapapangit, ang epekto ng panlabas na puwersa sa katawan ay hindi lalampas sa nababanat na limitasyon. Kaya, ang mga nababanat na puwersa ay nagbabayad para sa panlabas na impluwensya sa katawan.

Kung hindi man, ang pagpapapangit ay plastik o nalalabi. Ang isang katawan na napapailalim sa epekto ng ganitong kalikasan ay hindi nagpapanumbalik ng orihinal na sukat at hugis nito.

Ang mga nababanat na pwersa na nagmumula sa mga katawan ay hindi kayang ganap na balansehin ang mga puwersa na nagdudulot ng plastic deformation.

Sa pangkalahatan, ang isang bilang ng mga simpleng deformation ay nakikilala:

• lumalawak (compression);
• yumuko;
• shift;
• pamamaluktot.

Bilang isang patakaran, ang mga deformation ay kadalasang isang kumbinasyon ng ilang mga uri ng epekto na ipinakita, na ginagawang posible na bawasan ang lahat ng mga deformation sa dalawang pinakakaraniwang uri, lalo na ang pag-igting at paggugupit.

Mga katangian ng nababanat na puwersa

Ang modulus ng elastic force acting per unit area ay isang pisikal na dami na tinatawag na stress (mechanical).

Ang mekanikal na stress, depende sa direksyon ng paggamit ng puwersa, ay maaaring:

• normal (nakadirekta normal sa ibabaw, $σ$);
• tangential (nakadirekta tangent sa ibabaw, $τ$).

Tandaan 1

Ang antas ng pagpapapangit ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang quantitative measure - kamag-anak na pagpapapangit.

Kaya, halimbawa, ang kamag-anak na pagbabago sa haba ng baras ay maaaring ilarawan ng formula:

$ε=\frac(\Delta l)(l)$,

at kamag-anak longitudinal tension(compression):

$ε’=\frac(\Delta d)(d)$, kung saan:

$l$ ang haba, at $d$ ang diameter ng baras.

Ang mga pagpapapangit na $ε$ at $ε’$ ay nangyayari nang sabay-sabay at mayroon magkasalungat na mga palatandaan, dahil sa ang katunayan na kapag nakaunat, ang pagbabago sa haba ng katawan ay positibo, at ang pagbabago sa diameter ay negatibo; sa mga kaso na may compression ng katawan, ang mga palatandaan ay nagbabago sa kabaligtaran. Ang kanilang relasyon ay inilarawan sa pamamagitan ng formula:

Narito ang $μ$ ay ang ratio ng Poisson, depende sa mga katangian ng materyal.

Batas ni Hooke

Sa pamamagitan ng kanilang likas na katangian, ang mga nababanat na puwersa ay electromagnetic, hindi pangunahing pwersa, at, samakatuwid, inilalarawan ang mga ito ng tinatayang mga formula.

Kaya, ito ay empirically itinatag na para sa maliit na deformations ang kamag-anak na pagpahaba at stress ay proporsyonal, o

Dito ang $E$ ay ang proportionality coefficient, na tinatawag ding Young's modulus. Ito ay tumatagal sa isang halaga kung saan ang kamag-anak na pagpahaba ay katumbas ng pagkakaisa. Ang modulus ng Young ay sinusukat sa newtons bawat metro kuwadrado(pascals).

Ayon sa batas ni Hooke, ang pagpahaba ng isang baras sa panahon ng elastic deformation ay proporsyonal sa puwersa na kumikilos sa baras, o:

$F=\frac(ES)(l)\Delta l=k\Delta l$

Ang halagang $k$ ay tinatawag na elasticity coefficient.

pagpapapangit mga solido ay inilalarawan ng batas ni Hooke hanggang sa limitasyon ng proporsyonalidad. Sa pagtaas ng stress, ang pagpapapangit ay tumigil na maging linear, ngunit hanggang sa maabot ang nababanat na limitasyon, ang mga natitirang deformation ay hindi mangyayari. Kaya, ang Batas ni Hooke ay may bisa ng eksklusibo para sa nababanat na mga pagpapapangit.

Mga plastic deformation

Sa karagdagang pagtaas sa mga kumikilos na pwersa, ang mga natitirang deformation ay nangyayari.

Kahulugan 2

Ibig sabihin mekanikal na stress, kung saan nangyayari ang kapansin-pansing natitirang deformation, ay tinatawag na yield stress ($σт$).

Dagdag pa, ang antas ng pagpapapangit ay tumataas nang hindi tumataas ang stress hanggang sa maabot ang sukdulang lakas ($σр$), kapag ang katawan ay nawasak. Kung graphical nating inilalarawan ang pagbabalik ng katawan sa orihinal nitong estado, kung gayon ang lugar sa pagitan ng mga puntos na $σт$ at $σр$ ay tatawaging rehiyon ng ani (plastic deformation region). Depende sa laki ng lugar na ito, ang lahat ng mga materyales ay nahahati sa malapot, kung saan ang lugar ng ani ay makabuluhan, at malutong, kung saan ang lugar ng ani ay minimal.

Tandaan na dati ay isinasaalang-alang namin ang impluwensya ng mga puwersa na inilapat sa direksyon ng normal sa ibabaw. Kung panlabas na pwersa ay inilapat tangentially, paggugupit pagpapapangit nangyayari. Sa kasong ito, lumilitaw ang tangential stress sa bawat punto ng katawan, na tinutukoy ng modulus ng puwersa bawat unit area, o:

$τ=\frac(F)(S)$.

Ang kamag-anak na shift, sa turn, ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:

$γ=\frac(1)(G)τ$, kung saan ang $G$ ay ang shear modulus.

Ang shear modulus ay tumatagal ng tangential stress value kung saan ang shear value ay katumbas ng unity; Ang $G$ ay sinusukat sa parehong paraan tulad ng boltahe, sa pascals.

Ang batas ni Hooke ay natuklasan noong ika-17 siglo ng Ingles na si Robert Hooke. Ang pagtuklas na ito tungkol sa pag-uunat ng isang bukal ay isa sa mga batas ng teorya ng pagkalastiko at may mahalagang papel sa agham at teknolohiya.

Kahulugan at pormula ng batas ni Hooke

Ang pagbabalangkas ng batas na ito ay ang mga sumusunod: ang nababanat na puwersa na lumilitaw sa sandali ng pagpapapangit ng isang katawan ay proporsyonal sa pagpahaba ng katawan at nakadirekta sa tapat ng paggalaw ng mga particle ng katawan na ito na may kaugnayan sa iba pang mga particle sa panahon ng pagpapapangit.

Ang mathematical notation ng batas ay ganito ang hitsura:

kanin. 1. Formula ng batas ni Hooke

saan Fupr- naaayon, ang nababanat na puwersa, x– pagpahaba ng katawan (ang distansya kung saan nagbabago ang orihinal na haba ng katawan), at k– proportionality coefficient, tinatawag na body rigidity. Ang puwersa ay sinusukat sa Newtons, at ang pagpahaba ng katawan ay sinusukat sa metro.

Upang ipakita ang pisikal na kahulugan ng paninigas, kailangan mong palitan ang yunit kung saan sinusukat ang pagpahaba - 1 m - sa pormula para sa batas ni Hooke, na dati nang nakakuha ng isang expression para sa k.

kanin. 2. Formula ng paninigas ng katawan

Ang pormula na ito ay nagpapakita na ang katigasan ng isang katawan ay katumbas ng numero sa nababanat na puwersa na nangyayari sa katawan (spring) kapag ito ay nadeform ng 1 m kung saan ginawa ang katawan.

Nababanat na puwersa

Ngayong alam na natin kung anong pormula ang nagpapahayag ng batas ni Hooke, kailangang maunawaan ang pangunahing halaga nito. Ang pangunahing dami ay ang nababanat na puwersa. Lumilitaw ito sa isang tiyak na sandali kapag ang katawan ay nagsimulang mag-deform, halimbawa, kapag ang isang spring ay naka-compress o nakaunat. Ito ay ipinadala sa reverse side mula sa grabidad. Kapag ang nababanat na puwersa at ang puwersa ng grabidad na kumikilos sa katawan ay naging pantay, huminto ang suporta at ang katawan.

Ang pagpapapangit ay isang hindi maibabalik na pagbabago na nangyayari sa laki ng katawan at hugis nito. Ang mga ito ay nauugnay sa paggalaw ng mga particle na may kaugnayan sa bawat isa. Kung uupo ang isang tao madaling upuan, kung gayon ang upuan ay magiging deformed, iyon ay, ang mga katangian nito ay magbabago. Nangyayari ito iba't ibang uri: baluktot, pag-unat, compression, paggugupit, pamamaluktot.

Dahil ang nababanat na puwersa ay nauugnay sa pinagmulan sa mga electromagnetic na pwersa, dapat mong malaman na ito ay lumitaw dahil sa katotohanan na ang mga molekula at atomo - ang pinakamaliit na mga particle na bumubuo sa lahat ng mga katawan - ay umaakit at nagtataboy sa isa't isa. Kung ang distansya sa pagitan ng mga particle ay napakaliit, kung gayon ang mga ito ay apektado ng repulsive force. Kung ang distansya na ito ay tumaas, kung gayon ang puwersa ng pagkahumaling ay kikilos sa kanila. Kaya, ang pagkakaiba sa pagitan ng kaakit-akit at salungat na pwersa ay nagpapakita ng sarili sa nababanat na pwersa.

Kasama sa elastic force ang ground reaction force at body weight. Ang lakas ng reaksyon ay partikular na interes. Ito ang puwersa na kumikilos sa isang katawan kapag ito ay inilagay sa anumang ibabaw. Kung ang katawan ay nasuspinde, kung gayon ang puwersa na kumikilos dito ay tinatawag na puwersa ng pag-igting ng sinulid.

Mga tampok ng nababanat na puwersa

Tulad ng nalaman na natin, ang nababanat na puwersa ay lumitaw sa panahon ng pagpapapangit, at ito ay naglalayong ibalik ang orihinal na mga hugis at sukat na mahigpit na patayo sa deformed na ibabaw. Ang mga nababanat na puwersa ay mayroon ding ilang mga tampok.

• bumangon sila sa panahon ng pagpapapangit;
• lumilitaw ang mga ito sa dalawang deformable na katawan nang sabay-sabay;
• ang mga ito ay patayo sa ibabaw na may kaugnayan sa kung saan ang katawan ay deformed.
• sila ay kabaligtaran sa direksyon sa pag-aalis ng mga particle ng katawan.

Paglalapat ng batas sa pagsasagawa

Ang batas ni Hooke ay inilapat kapwa sa teknikal at high-tech na mga aparato, at sa kalikasan mismo. Halimbawa, ang mga nababanat na puwersa ay matatagpuan sa mga mekanismo ng relo, sa mga shock absorber sa transportasyon, sa mga lubid, goma na banda, at maging sa mga buto ng tao. Ang prinsipyo ng batas ni Hooke ay sumasailalim sa dynamometer, isang aparato na ginagamit sa pagsukat ng puwersa.

Ang salitang "puwersa" ay napakalawak na ang pagbibigay dito ng isang malinaw na konsepto ay isang halos imposibleng gawain. Ang pagkakaiba-iba mula sa lakas ng kalamnan hanggang sa lakas ng isip ay hindi sumasaklaw sa buong spectrum ng mga konseptong kasama dito. Ang puwersa, na itinuturing bilang isang pisikal na dami, ay may malinaw na tinukoy na kahulugan at kahulugan. Tinutukoy ng formula ng puwersa ang isang modelo ng matematika: ang pagtitiwala ng puwersa sa mga pangunahing parameter.

Kasama sa kasaysayan ng pag-aaral ng mga puwersa ang pagpapasiya ng pagtitiwala sa mga parameter at pang-eksperimentong patunay ng pagtitiwala.

Kapangyarihan sa Physics

Ang puwersa ay isang sukatan ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan. Ang magkaparehong pagkilos ng mga katawan sa bawat isa ay ganap na naglalarawan ng mga proseso na nauugnay sa mga pagbabago sa bilis o pagpapapangit ng mga katawan.

Bilang isang pisikal na dami, ang puwersa ay may isang yunit ng pagsukat (sa SI system - Newton) at isang aparato para sa pagsukat nito - isang dynamometer. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng force meter ay batay sa paghahambing ng puwersa na kumikilos sa katawan sa nababanat na puwersa ng dynamometer spring.

Ang puwersa ng 1 newton ay itinuturing na puwersa sa ilalim ng impluwensya kung saan ang isang katawan na tumitimbang ng 1 kg ay nagbabago ng bilis nito ng 1 m sa 1 segundo.

Lakas gaya ng tinukoy:

• direksyon ng pagkilos;
• punto ng aplikasyon;
• module, ganap na halaga.

Kapag inilalarawan ang pakikipag-ugnayan, tiyaking isaad ang mga parameter na ito.

Mga uri ng natural na pakikipag-ugnayan: gravitational, electromagnetic, malakas, mahina. Gravitational unibersal na gravity na may iba't-ibang - gravity) ay umiiral dahil sa impluwensya ng mga patlang ng gravitational na nakapalibot sa anumang katawan na may masa. Ang pag-aaral ng gravitational field ay hindi pa tapos. Hindi pa posible na mahanap ang pinagmulan ng field.

Ang isang mas malaking bilang ng mga puwersa ay lumitaw dahil sa electromagnetic na pakikipag-ugnayan ng mga atomo na bumubuo sa sangkap.

Lakas ng presyon

Kapag ang isang katawan ay nakikipag-ugnayan sa Earth, ito ay nagdudulot ng presyon sa ibabaw. Ang puwersa nito ay may anyo: P = mg, ay tinutukoy ng mass ng katawan (m). Ang gravity acceleration (g) ay may iba't ibang kahulugan sa iba't ibang latitude ng Earth.

Ang vertical pressure force ay pantay sa magnitude at kabaligtaran sa direksyon sa nababanat na puwersa na nagmumula sa suporta. Ang formula ng puwersa ay nagbabago depende sa paggalaw ng katawan.

Pagbabago sa timbang ng katawan

Ang pagkilos ng isang katawan sa suporta dahil sa pakikipag-ugnayan sa Earth ay madalas na tinatawag na timbang ng katawan. Kapansin-pansin, ang halaga ng timbang ng katawan ay nakasalalay sa pagbilis ng paggalaw sa patayong direksyon. Sa kaso kung saan ang direksyon ng acceleration ay kabaligtaran sa acceleration ng gravity, isang pagtaas sa timbang ay sinusunod. Kung ang acceleration ng katawan ay tumutugma sa direksyon ng libreng pagkahulog, pagkatapos ay bumababa ang bigat ng katawan. Halimbawa, kapag nasa isang pataas na elevator, sa simula ng pag-akyat ang isang tao ay nakakaramdam ng pagtaas ng timbang sa loob ng ilang panahon. Hindi na kailangang sabihin na nagbabago ang masa nito. Kasabay nito, pinaghihiwalay natin ang mga konsepto ng "timbang ng katawan" at ang "masa".

Nababanat na puwersa

Kapag nagbago ang hugis ng isang katawan (ang pagpapapangit nito), may lalabas na puwersa na may posibilidad na ibalik ang katawan sa orihinal nitong hugis. Ang puwersang ito ay binigyan ng pangalang "elastic force". Ito ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng elektrikal ng mga particle na bumubuo sa katawan.

Isaalang-alang natin ang pinakasimpleng pagpapapangit: pag-igting at compression. Ang pag-stretch ay sinamahan ng pagtaas mga linear na sukat katawan, compression - sa pamamagitan ng kanilang pagbawas. Ang dami na nagpapakilala sa mga prosesong ito ay tinatawag na body elongation. Tukuyin natin itong "x". Ang formula ng nababanat na puwersa ay direktang nauugnay sa pagpahaba. Ang bawat katawan na sumasailalim sa pagpapapangit ay may sariling geometriko at pisikal na mga parameter. Ang pag-asa ng nababanat na paglaban sa pagpapapangit sa mga katangian ng katawan at ang materyal na kung saan ito ginawa ay tinutukoy ng koepisyent ng pagkalastiko, tawagin natin itong tigas (k).

Ang mathematical model ng elastic interaction ay inilalarawan ng batas ni Hooke.

Ang puwersa na nagmumula sa panahon ng pagpapapangit ng katawan ay nakadirekta laban sa direksyon ng pag-aalis ng mga indibidwal na bahagi ng katawan at direktang proporsyonal sa pagpahaba nito:

• F y = -kx (sa vector notation).

Ang tanda na "-" ay nagpapahiwatig ng kabaligtaran na direksyon ng pagpapapangit at puwersa.

Sa scalar form walang negatibong senyales. Ang nababanat na puwersa, ang pormula nito ay susunod na view F y = kx, ginagamit lamang para sa mga elastic deformation.

Pakikipag-ugnayan ng magnetic field sa kasalukuyang

Impluwensya magnetic field para sa direktang kasalukuyang ay inilarawan Sa kasong ito, ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang konduktor na may kasalukuyang nakalagay dito ay tinatawag na puwersa ng Ampere.

Ang pakikipag-ugnayan ng magnetic field sa mga sanhi ng pagpapakita ng puwersa. Ang puwersa ng Ampere, na ang formula ay F = IBlsinα, ay nakasalalay sa (B), ang haba ng aktibong bahagi ng konduktor (l), (I) sa konduktor at ang anggulo sa pagitan ng direksyon ng kasalukuyang at ng magnetic pagtatalaga sa tungkulin.

Salamat sa huling pag-asa, maaari itong maitalo na ang vector ng pagkilos ng magnetic field ay maaaring magbago kapag ang konduktor ay pinaikot o ang direksyon ng kasalukuyang mga pagbabago. Ang panuntunan sa kaliwang kamay ay nagpapahintulot sa iyo na itatag ang direksyon ng pagkilos. Kung kaliwang kamay nakaposisyon sa paraang ang magnetic induction vector ay pumapasok sa palad, apat na daliri ay nakadirekta kasama ang kasalukuyang sa konduktor, pagkatapos ay baluktot 90 ° hinlalaki ay magpapakita ng direksyon ng pagkilos ng magnetic field.

Ang sangkatauhan ay nakahanap ng mga aplikasyon para sa epektong ito, halimbawa, sa mga de-koryenteng motor. Ang pag-ikot ng rotor ay sanhi ng magnetic field na nilikha ng malakas na electromagnet. Ang formula ng puwersa ay nagbibigay-daan sa iyo upang hatulan ang posibilidad ng pagbabago ng kapangyarihan ng engine. Sa pagtaas ng lakas ng kasalukuyang o field metalikang kuwintas tumataas, na humahantong sa pagtaas ng lakas ng makina.

Mga trajectory ng particle

Ang pakikipag-ugnayan ng isang magnetic field na may singil ay malawakang ginagamit sa mass spectrographs sa pag-aaral ng elementarya na mga particle.

Ang pagkilos ng field sa kasong ito ay nagiging sanhi ng paglitaw ng puwersa na tinatawag na Lorentz force. Kapag ang isang sisingilin na particle na gumagalaw sa isang tiyak na bilis ay pumasok sa isang magnetic field, ang formula nito ay may anyo F = vBqsinα, nagiging sanhi ng paggalaw ng particle sa isang bilog.

Sa mathematical model na ito, ang v ay ang particle velocity modulus, singil ng kuryente kung saan - q, B - magnetic field induction, α - anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng bilis at magnetic induction.

Ang butil ay gumagalaw sa isang bilog (o arko ng isang bilog), dahil ang puwersa at bilis ay nakadirekta sa isang anggulo na 90 ° sa bawat isa. Pagbabago ng direksyon linear na bilis nagiging sanhi ng acceleration na mangyari.

Ang panuntunan ng kaliwang kamay, na tinalakay sa itaas, ay nangyayari din kapag pinag-aaralan ang puwersa ng Lorentz: kung ang kaliwang kamay ay nakaposisyon sa paraang ang magnetic induction vector ay pumasok sa palad, ang apat na daliri na pinalawak sa isang linya ay nakadirekta sa bilis ng isang positibong sisingilin ang particle, pagkatapos ay baluktot ng 90 ° ang hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng puwersa.

Mga problema sa plasma

Ang pakikipag-ugnayan ng isang magnetic field at matter ay ginagamit sa mga cyclotron. Ang mga problema na nauugnay sa pag-aaral sa laboratoryo ng plasma ay hindi pinapayagan na itago ito sa mga saradong sisidlan. Ang mataas ay maaari lamang umiral kapag mataas na temperatura. Ang plasma ay maaaring itago sa isang lugar sa espasyo gamit ang mga magnetic field, pinaikot ang gas sa anyo ng isang singsing. Ang mga kontrolado ay maaari ding pag-aralan sa pamamagitan ng pag-twist ng mataas na temperatura na plasma sa isang kurdon gamit ang mga magnetic field.

Isang halimbawa ng pagkilos ng isang magnetic field sa natural na kondisyon sa ionized gas - Aurora. Ang marilag na panoorin na ito ay nakikita sa itaas ng Arctic Circle sa taas na 100 km sa ibabaw ng mundo. Ang mahiwagang makulay na glow ng gas ay maipaliwanag lamang noong ika-20 siglo. Ang magnetic field ng lupa malapit sa mga poste ay hindi makakapigil sa pagtagos solar wind sa kapaligiran. Ang pinaka-aktibong radiation, na nakadirekta sa mga linya ng magnetic induction, ay nagiging sanhi ng ionization ng atmospera.

Mga kababalaghan na nauugnay sa paggalaw ng singil

Sa kasaysayan, ang pangunahing dami na nagpapakilala sa daloy ng kasalukuyang sa isang konduktor ay tinatawag na kasalukuyang lakas. Ito ay kagiliw-giliw na ang konsepto na ito ay walang kinalaman sa puwersa sa pisika. Ang kasalukuyang lakas, ang formula kung saan kasama ang singil na dumadaloy sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng cross section ng konduktor, ay may anyo:

• I = q/t, kung saan ang t ay ang oras ng daloy ng singil q.

Sa katunayan, ang kasalukuyang ay ang halaga ng singil. Ang yunit ng pagsukat nito ay Ampere (A), kumpara sa N.

Kahulugan ng gawain ng puwersa

Ang puwersa na ginawa sa isang sangkap ay sinamahan ng pagganap ng trabaho. Ang gawain ng isang puwersa ay isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng produkto ng puwersa at ang displacement na dumaan sa ilalim ng pagkilos nito at ang cosine ng anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng puwersa at displacement.

Ang kinakailangang gawain ng puwersa, ang pormula kung saan ay A = FScosα, kasama ang magnitude ng puwersa.

Ang pagkilos ng isang katawan ay sinamahan ng isang pagbabago sa bilis ng katawan o pagpapapangit, na nagpapahiwatig ng sabay-sabay na mga pagbabago sa enerhiya. Ang gawaing ginawa ng isang puwersa ay direktang nakasalalay sa magnitude.

Lakaspagkalastiko- ito ang kapangyarihan na nangyayari kapag ang katawan ay deformed at naglalayong ibalik ang dating hugis at sukat ng katawan.

Ang nababanat na puwersa ay lumitaw bilang isang resulta ng electromagnetic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula at mga atomo ng isang sangkap.

Ang pinakasimpleng bersyon ng pagpapapangit ay maaaring isaalang-alang gamit ang halimbawa ng compression at extension ng isang spring.

Sa larawang ito (x>0) - makunat pagpapapangit; (x< 0) - pagpapapangit ng compression. (Fx) - panlabas na puwersa.

Sa kaso kapag ang pagpapapangit ay ang pinaka-hindi gaanong mahalaga, i.e. maliit, ang nababanat na puwersa ay nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng gumagalaw na mga particle ng katawan at proporsyonal sa pagpapapangit ng katawan:

Fx = Fkontrol = - kx

Ang kaugnayang ito ay ginagamit upang ipahayag ang batas ni Hooke, na itinatag eksperimental na paraan. Coefficient k ay karaniwang tinatawag na katigasan ng katawan. Ang katigasan ng isang katawan ay sinusukat sa newtons bawat metro (N/m) at depende sa laki at hugis ng katawan, gayundin sa mga materyales kung saan binubuo ang katawan.

Sa physics, ang batas ni Hooke para sa pagtukoy ng compression o tension deformation ng isang katawan ay nakasulat sa isang ganap na naiibang anyo. SA sa kasong ito tinatawag na relative deformation

Robert Hooke

(18.07.1635 - 03.03.1703)

English naturalist, encyclopedist

saloobin ε = x/l . Kasabay nito, ang stress ay ang cross-sectional area ng isang katawan pagkatapos ng kamag-anak na pagpapapangit:

σ = F / S = -Fcontrol / S

Sa kasong ito, ang batas ni Hooke ay nabuo bilang mga sumusunod: ang stress σ ay proporsyonal sa kamag-anak na pagpapapangit ε . Sa formula na ito ang coefficient E tinatawag na Young's modulus. Ang modyul na ito ay hindi nakasalalay sa hugis ng katawan at mga sukat nito, ngunit sa parehong oras, direkta itong nakasalalay sa mga katangian ng mga materyales kung saan binubuo ang katawan. Para sa iba't ibang materyales Ang modulus ni Young ay nagbabago sa isang medyo malawak na hanay. Halimbawa, para sa goma E ≈ 2·106 N/m2, at para sa bakal E ≈ 2·1011 N/m2 (i.e. limang order ng magnitude na higit pa).

Posibleng i-generalize ang batas ni Hooke sa mga kaso kung saan nagaganap ang mas kumplikadong mga deformation. Halimbawa, isaalang-alang ang baluktot na pagpapapangit. Isaalang-alang natin ang isang baras na nakasalalay sa dalawang suporta at may malaking pagpapalihis.

Mula sa gilid ng suporta (o suspensyon), ang isang nababanat na puwersa ay kumikilos sa katawan na ito. Ang puwersa ng reaksyon ng suporta kapag nakipag-ugnayan ang mga katawan ay ididirekta nang mahigpit na patayo sa ibabaw ng contact. Ang puwersang ito ay karaniwang tinatawag na normal na puwersa ng presyon.

Isaalang-alang natin ang pangalawang opsyon. Ang paraan ng katawan ay hindi gumagalaw pahalang na mesa. Pagkatapos ang reaksyon ng suporta ay nagbabalanse sa puwersa ng grabidad at ito ay nakadirekta patayo pataas. Bukod dito, ang timbang ng katawan ay itinuturing na puwersa kung saan kumikilos ang katawan sa mesa.