Neno "nguvu" linajumuisha yote hivi kwamba kulipatia wazo lililo wazi ni jambo lisilowezekana kabisa. Anuwai kutoka kwa nguvu ya misuli hadi nguvu ya akili haijumuishi anuwai kamili ya dhana zilizowekwa ndani yake. Nguvu, inayozingatiwa kama wingi wa kimwili, ina maana na ufafanuzi uliofafanuliwa vizuri. Fomula ya nguvu inafafanua muundo wa hisabati: utegemezi wa nguvu kwenye vigezo kuu.
Historia ya utafiti wa nguvu inajumuisha ufafanuzi wa utegemezi kwa vigezo na uthibitisho wa majaribio wa utegemezi.
Nguvu katika fizikia
Nguvu ni kipimo cha mwingiliano wa miili. Kitendo cha kuheshimiana cha miili kwa kila kimoja kinafafanua kikamilifu michakato inayohusishwa na mabadiliko ya kasi au mgeuko wa miili.
Kama kiasi halisi, nguvu ina kitengo cha kipimo (katika mfumo wa SI - Newton) na kifaa cha kuipima - dynamometer. Kanuni ya uendeshaji wa mita ya nguvu inategemea kulinganisha nguvu inayofanya kazi kwenye mwili na nguvu ya nguvu ya spring ya dynamometer.
Nguvu ya newton 1 inachukuliwa kuwa nguvu ambayo mwili wa uzito wa kilo 1 hubadilisha kasi yake kwa m 1 katika sekunde 1.
Lazimisha kama wingi wa vekta imefafanuliwa:
- mwelekeo wa kitendo;
- maombi;
- Sehemu ya, kabisaukubwa.
Ukielezea mwingiliano, hakikisha unaonyesha vigezo hivi.
Aina za mwingiliano asilia: nguvu ya uvutano, sumakuumeme, nguvu, dhaifu. Nguvu za mvuto (nguvu ya mvuto wa ulimwengu wote na aina zake - nguvu ya mvuto) zipo kwa sababu ya ushawishi wa uwanja wa mvuto unaozunguka mwili wowote ambao una misa. Utafiti wa nyanja za mvuto haujakamilika hadi sasa. Bado haiwezekani kupata chanzo cha uga.
Msururu mkubwa zaidi wa nguvu hutokana na mwingiliano wa sumakuumeme wa atomi zinazounda mada.
Nguvu ya shinikizo
Mwili unapotangamana na Dunia, hutoa shinikizo juu ya uso. Nguvu ya shinikizo, formula ambayo ni: P=mg, imedhamiriwa na molekuli ya mwili (m). Kasi ya uvutano (g) ina thamani tofauti katika latitudo tofauti za Dunia.
Nguvu ya shinikizo la wima ni sawa katika thamani kamili na kinyume katika mwelekeo wa nguvu ya unyumbufu inayojitokeza katika kiangazio. Fomula ya nguvu hubadilika kulingana na msogeo wa mwili.
Mabadiliko ya uzito wa mwili
Kitendo cha mwili kwenye tegemeo kutokana na mwingiliano na Dunia mara nyingi hujulikana kama uzito wa mwili. Inashangaza, kiasi cha uzito wa mwili inategemea kuongeza kasi ya harakati katika mwelekeo wa wima. Katika kesi wakati mwelekeo wa kuongeza kasi ni kinyume na kasi ya kuanguka kwa bure, ongezeko la uzito linazingatiwa. Ikiwa kasi ya mwili inafanana na mwelekeo wa kuanguka bure, basi uzito wa mwili hupungua. Kwa mfano, wakati katika lifti ya kupanda, mwanzoni mwa kupanda, mtu anahisi kuongezeka kwa uzito kwa muda. Kudai kwamba wingi wakemabadiliko, haifanyiki. Wakati huo huo, tunatenganisha dhana za "uzito wa mwili" na "misa" yake.
Nguvu ya elastic
Wakati wa kubadilisha umbo la mwili (deformation yake), nguvu inaonekana ambayo huwa na kurudisha mwili kwenye umbo lake la asili. Nguvu hii ilipewa jina la "elastic force". Hutokea kutokana na mwingiliano wa umeme wa chembe zinazounda mwili.
Hebu tuzingatie mgeuko rahisi zaidi: mvutano na mbano. Mvutano unafuatana na ongezeko la vipimo vya mstari wa miili, wakati ukandamizaji unaambatana na kupungua kwao. Thamani inayoonyesha michakato hii inaitwa urefu wa mwili. Wacha tuiashiria kwa "x". Formula ya nguvu ya elastic inahusiana moja kwa moja na elongation. Kila mwili unakabiliwa na deformation ina vigezo vyake vya kijiometri na kimwili. Utegemezi wa upinzani wa elastic kwa deformation juu ya mali ya mwili na nyenzo ambayo hufanywa imedhamiriwa na mgawo wa elasticity, hebu tuite ugumu (k).
Muundo wa hisabati wa mwingiliano nyumbufu unafafanuliwa na sheria ya Hooke.
Nguvu inayotokana na mgeuko wa mwili inaelekezwa dhidi ya mwelekeo wa kuhama kwa sehemu binafsi za mwili, inalingana moja kwa moja na urefu wake:
- Fy=-kx (nukuu ya vekta).
Alama ya "-" inaonyesha mwelekeo tofauti wa mgeuko na nguvu.
Hakuna ishara mbaya katika umbo la scalar. Nguvu nyororo, fomula yake ambayo ina fomu ifuatayo Fy=kx, inatumika tu kwa ulemavu nyumbufu.
Muingiliano wa uga wa sumaku na mkondo wa sasa
Ushawishiuwanja wa magnetic kwa sasa wa moja kwa moja unaelezewa na sheria ya Ampère. Katika hali hii, nguvu ambayo uga wa sumaku hufanya kazi kwenye kondakta inayobeba sasa iliyowekwa ndani yake inaitwa nguvu ya Ampère.
Muingiliano wa uga wa sumaku na chaji ya umeme inayosonga husababisha udhihirisho wa nguvu. Nguvu ya Ampere, formula ambayo ni F=IBlsinα, inategemea uingizaji wa magnetic wa shamba (B), urefu wa sehemu ya kazi ya kondakta (l), nguvu ya sasa (I) katika kondakta na angle. kati ya mwelekeo wa mkondo wa sasa na uingizaji wa sumaku.
Kutokana na utegemezi wa mwisho, inaweza kubishaniwa kuwa vekta ya uga wa sumaku inaweza kubadilika kondakta inapozungushwa au mwelekeo wa mabadiliko ya sasa. Sheria ya mkono wa kushoto inakuwezesha kuweka mwelekeo wa hatua. Ikiwa mkono wa kushoto umewekwa ili vector ya induction ya sumaku iingie kwenye kiganja, vidole vinne vinaelekezwa kando ya mkondo kwenye kondakta, kisha kidole gumba kilichopigwa na 90° kitaonyesha mwelekeo wa uga wa sumaku.
Matumizi ya athari hii kwa wanadamu yamepatikana, kwa mfano, katika injini za umeme. Mzunguko wa rotor unasababishwa na shamba la magnetic linaloundwa na electromagnet yenye nguvu. Fomu ya nguvu inakuwezesha kuhukumu uwezekano wa kubadilisha nguvu ya injini. Kwa kuongezeka kwa nguvu ya sasa au shamba, torati huongezeka, na kusababisha kuongezeka kwa nguvu ya gari.
Njia za chembe
Muingiliano wa uga wa sumaku wenye chaji hutumika sana katika spectrografu nyingi katika uchunguzi wa chembe msingi.
Kitendo cha uwanja katika kesi hii husababisha kuonekana kwa nguvu inayoitwaNguvu ya Lorentz. Wakati chembe iliyochajiwa inayotembea kwa kasi fulani inapoingia kwenye uwanja wa sumaku, nguvu ya Lorentz, fomula yake yenye umbo F=vBqsinα, husababisha chembe kusogea kwenye mduara.
Katika muundo huu wa hisabati, v ni moduli ya kasi ya chembe ambayo chaji yake ya umeme ni q, B ni uingizaji wa sumaku wa uwanja, α ni pembe kati ya maelekezo ya kasi na induction ya sumaku.
Chembe husogea katika mduara (au safu ya duara), kwa kuwa nguvu na kasi huelekezwa kwa pembe ya 90° kwa kila mmoja. Kubadilisha mwelekeo wa kasi ya mstari husababisha mwonekano wa kuongeza kasi.
Sheria ya mkono wa kushoto, iliyojadiliwa hapo juu, pia hufanyika wakati wa kusoma nguvu ya Lorentz: ikiwa mkono wa kushoto umewekwa ili vekta ya induction ya sumaku iingie kwenye kiganja, vidole vinne vilivyopanuliwa kwenye mstari vinaelekezwa kando ya kiganja. kasi ya chembe iliyochajiwa vyema, kisha kidole gumba kilichopinda 90° kinaonyesha mwelekeo wa nguvu.
Masuala ya Plasma
Muingiliano wa uga sumaku na mada hutumika katika saiklotroni. Matatizo yanayohusiana na utafiti wa maabara ya plasma hairuhusu kuwekwa kwenye vyombo vilivyofungwa. Gesi yenye ionized inaweza kuwepo tu kwa joto la juu. Plasma inaweza kuwekwa katika sehemu moja katika nafasi kwa njia ya mashamba ya magnetic, kupotosha gesi kwa namna ya pete. Miitikio ya nyuklia inayodhibitiwa inaweza pia kuchunguzwa kwa kusokota plasma ya halijoto ya juu hadi kwenye nyuzi kwa kutumia sehemu za sumaku.
Mfano wa kitendo cha uga sumakukatika vivo juu ya gesi ionized - Aurora Borealis. Tamasha hili la ajabu linazingatiwa zaidi ya Mzingo wa Aktiki kwenye mwinuko wa kilomita 100 juu ya uso wa dunia. Mwangaza wa ajabu wa rangi ya gesi ungeweza kuelezewa tu katika karne ya 20. Uga wa sumaku wa dunia karibu na nguzo hauwezi kuzuia upepo wa jua kupenya angahewa. Mionzi amilifu zaidi inayoelekezwa kando ya mistari ya induction ya sumaku husababisha mionzi ya angahewa.
Tukio linalohusishwa na harakati ya chaji
Kihistoria, kiasi kikuu kinachobainisha mtiririko wa mkondo katika kondakta huitwa nguvu ya sasa. Inafurahisha, wazo hili halihusiani na nguvu katika fizikia. Nguvu ya sasa, fomula yake ambayo inajumuisha malipo yanayotiririka kwa kila wakati wa kitengo kupitia sehemu ya msalaba ya kondakta, ni:
I=q/t, ambapo t ni muda wa malipo q
Kwa kweli, nguvu ya sasa ni kiasi cha malipo. Kipimo chake cha kipimo ni Ampere (A), tofauti na N.
Kuamua kazi ya nguvu
Kitendo cha nguvu kwenye dutu huambatana na utendaji wa kazi. Kazi ya nguvu ni kiasi halisi kiidadi sawa na bidhaa ya nguvu na uhamisho unaopitishwa chini ya hatua yake, na cosine ya pembe kati ya maelekezo ya nguvu na uhamisho.
Kazi inayotakikana ya nguvu, fomula yake ambayo ni A=FScosα, inajumuisha ukubwa wa nguvu.
Tendo la mwili huambatana na mabadiliko ya kasi ya mwili au mgeuko, ambayo huashiria mabadiliko ya wakati mmoja katika nishati. Kazi inayofanywa na nguvu inategemeathamani.
