.RU

Лекция 4. Силы в природе. Фундаментальные взаимодействия - Краткий курс лекций Москва 2006 удк 50 Рецензенты


^ Лекция 4. Силы в природе. Фундаментальные взаимодействия.

  1. Понятие силы.

Движение тела зависит от того, действуют ли на него другие тела. Количественную меру этого воздействия называют силой. До Галилея считалось, что сила является причиной самого движения, обеспечивая наличие у тела скорости. Галилей показал, что это не так. Сила обуславливает не саму скорость тела, а изменение этой скорости, т.е. ускорение. Установление этого факта путем экспериментов – величайшая заслуга Галилея, ведь идеальной системы, в которой тело не испытывало бы воздействие других тел, в природе не существует.

  1. Динамика макромира. Законы классической механики.

Раздел механики, в котором изучаются причины изменения движения тел, называется динамикой. В основе классической, или Ньютоновской, динамики лежат три закона, сформулированные Ньютоном и носящие его имя.





Коэффициентом пропорциональности служит величина, являющаяся мерой инертности тела. Ее называют массой (инертной массой) тела:

, [m] = кг.

Массу можно определить и по-другому, пользуясь законом всемирного тяготения. Такая масса называется гравитационной. До сих пор не обнаружено отличие гравитационной массы от инертной в пределах доступной в настоящее время точности измерений.

2 закон Ньютона – самый конструктивный, он позволяет, зная силы, действующие на тело, определить его ускорение, скорость и координаты, т.е. полностью описать движение. Поэтому говорят, что он представляет собой уравнение движения.


Три закона Ньютона являются основой классической динамики.

  1. Силы в природе.

Из всего многообразия известных науке сил перечислим наиболее важные и часто встречающиеся в макромире.

  1. Гравитационная сила (сила всемирного тяготения): F=Gm1m2/r2, гравитационная постоянная G = 6.6745 10-11м3/кгс2

  2. Сила тяжести – гравитационная сила, проявляющаяся непосредственно у поверхности планеты. У поверхности Земли F = mg, где g = 9.8 м/с2 – ускорение свободного падения.

  3. Вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие гравитационного притяжения к планете.

  1. Сила упругости, возникающая при деформации тела. При малых деформациях dF = -k dx.

  2. Силы трения. Различают силу трения покоя, силу сухого трения (силы трения скольжения и качения), силы внутреннего, или вязкого трения (вязкости, сопротивления и т.п.).

  3. ^ Сила Кулона, действующая между электрическими зарядами. Для точечных зарядов . Обращает на себя внимание тот факт, что закон Кулона похож на закон всемирного тяготения. Доказано, что это обусловлено 3-мерностью нашего пространства.

  4. ^ Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле, и ее разновидность – сила Лоренца, действующая на отдельный движущийся заряд в магнитном поле.

  1. Фундаментальные взаимодействия.

Количество сил, действующих между различными телами, довольно велико. Однако, если за основу классификации взаимодействий взять их природу, т.е. происхождение, то окажется, что имеется всего 4 типа взаимодействий. Эти типы взаимодействий различаются по своему происхождению (природе), по интенсивности и дальности (радиусу) действия. При этом в механике макромира встречается всего два типа – силы гравитационной и электромагнитной природы


В приведенной ниже таблице приводятся примеры тел, участвующих в каждом их четырех типов взаимодействий, их относительная сила, расстояния, на которых они проявляются, а также частицы (кванты соответствующих полей) – переносчики взаимодействий (об обменном характере взаимодействий см. лекцию 6, о квантах – лекции 10, 11).


Взаимодей-ствия

Взаимо-действующие тела

^ Порядок величины

Радиус действия

Переносчики

Гравитаци-онные

Массы

10-38

Сколь угодно далеко

Гравитоны?

Электро-магнитные

Электри-ческие заряды

10-2

Сколь угодно далеко

Фотоны

Сильные (ядерные)

Адроны (протоны, нейтроны, мезоны)

1

Менее 10-15 м

Глюоны

Слабые

Все элемен-тарные частицы

10-15

Менее 10-18 м

Промежу-точные векторные бозоны

Во времена Ньютона науке были известны только гравитационные взаимодействия между телами, обладающими массой. Силы, действующие между электрически заряженными телами, были количественно описаны лишь в Х1Х веке, теория электромагнитных взаимодействий построена в конце того же столетия. Последние два вида взаимодействий были открыты и описаны лишь в 30-х годах ХХ века, и их изучение продолжается. Первоочередной задачей физики является построение теории, объединяющей все 4 известных типа взаимодействий («Великое объединение»).

Возможно, что известными на сегодняшний день типами взаимодействий их перечень не исчерпывается.

kontrolnaya-rabota-po-discipline-anglijskij-yazik-sostoit-iz-chetireh-voprosov-i-imeet-10-variantov-voprosi-ohvativayut-material-rabochej-tetradi-po-dannoj-discipline.html
kontrolnaya-rabota-po-discipline-arhivovedenie.html
kontrolnaya-rabota-po-discipline-buhgalterskij-uchet-specialnost-finansi-i-kredit-nalogi-i-nalogooblozhenie-i-dr.html
kontrolnaya-rabota-po-discipline-dengi-kredit-banki-tema-kommercheskie-banki.html
kontrolnaya-rabota-po-discipline-ekonomicheskaya-geografiya-na-temu-razmeshenie-elektroenergetiki-rossii.html
kontrolnaya-rabota-po-discipline-etika-delovih-otnoshenij-tema-pravila-verbalnoj-i-neverbalnoj-obratnoj-svyazi-vo-vremya-delovoj-besedi.html
  • books.bystrickaya.ru/doklad-o-praktike-strategicheskogo-planirovaniya-v-g-sevastopole.html
  • university.bystrickaya.ru/facultet-novaya-literatura-novogo-pokoleniya-366-978-5-9901109-1-5.html
  • desk.bystrickaya.ru/osnovnaya-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline.html
  • klass.bystrickaya.ru/51-sovet-bezopasnosti-rf-status-zadachi-poryadok-prinyatiya-reshenij-1-predmet-geopolitiki.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/prigotovlenie-deshevogo-ognegasitelya-v-obihodnaya-receptura-sadovoda-shtejnberg-pn.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/rossijskaya-federaciya-kak-subekt-byudzhetnogo-prava-po-specialnosti-12-00-14-administrativnoe-pravo-finansovoe-pravo-informacionnoe-pravo-v-gou-vpo-rossijskaya-pravovaya-akademiya-ministerstva-yusticii-rf.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sekciya-socialnaya-psihologiya-programma-novokuzneck-2010-celyu-provedeniya-nauchno-prakticheskoj-konferencii.html
  • tests.bystrickaya.ru/lekciya-organizaciya-tamozhennoj-sluzhbi-v-germanii-struktura-tamozhennih-organov-germanii.html
  • literature.bystrickaya.ru/ekonomicheskaya-sushnost-turistskoj-renti-chast-5.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-kursa-ekonomicheskaya-istoriya-5-semestr-lektor-rustem-mahmutovich-nureev-prepodavatel-rustem-mahmutovich-nureev.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-kompleksnogo-gosudarstvennogo-ekzamena-po-napravleniyu-ekonomika-tomsk-2010.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/ukrinformua-ukraina-13072011-pensionnaya-reforma-predusmatrivaet-zaschitat-v-trudovoj-stazh-ves-srok-prebivaniya-zhenshin-v-dekrete-yasuhij.html
  • college.bystrickaya.ru/172-rejting-blagopriyatnosti-delovoj-sredi-vsemirnogo-banka-subnacionalnij-aspekt10.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplina-informacionnoe-obespechenie-tovarovedeniya-i-ekspertizi-tovarov-naimenovanie-disciplini-soglasno-uchebnomu-planu.html
  • credit.bystrickaya.ru/pervie-moneti-vvedenie-v-numizmatiku-kirgizstana.html
  • esse.bystrickaya.ru/raspisaniezanyati-jdlya-studentov-3-kursa-fakulteta-rsrv-i-tv-na-ppolugodie-200405-uch-goda.html
  • institute.bystrickaya.ru/formi-provedeniya-vstupitelnih-ispitanij-dlya-lic-imeyushih-pravo-na-priem-po-rezultatam-ispitanij-provodimih-vuzom-samostoyatelno-fakultet-chuvashskoj-filologi.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-uchebnoj-disciplini-astronomiya-dlya-specialnosti-050203-fizika-s-dopolnitelnoj-specialnostyu-informatika.html
  • holiday.bystrickaya.ru/na-mise-dezhneva-v-chase-hodbi-ot-seleniya-uelen-vozvishaetsya-ogromnij-piramidalnij-kamen-on-viden-kak-s-severa-s-chukotskogo-morya-tak-i-s-vostoka-iz-pro-stranica-19.html
  • desk.bystrickaya.ru/perechen-voprosov-k-ekzamenu-po-antropologii.html
  • crib.bystrickaya.ru/ilim-zhne-blm-2011-zhas-alimdardi-vii-haliarali-ilimi-konferenciyasini-materialdari.html
  • institute.bystrickaya.ru/gde-i-kogda-opublikovana-rabota.html
  • school.bystrickaya.ru/legendi-brendinga.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-predmetu-matematika-poyasnitelnaya-zapiska-po-umk-perspektiva.html
  • studies.bystrickaya.ru/kniga-1-toma-1-i-2-stranica-62.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/koncepciya-pravovoj-politiki-respubliki-kazahstan-na-2010-2020-godi-i-perspektivi-razvitiya-sudebnoj-sistemi-astana-2009.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tehnologii-interneta-uchitelyam.html
  • desk.bystrickaya.ru/pn-geografiya-kabinet-geografiya-sinibi.html
  • abstract.bystrickaya.ru/3osnashenie-ped-processa-rabota-metodicheskogo-kabineta-zadacha-1.html
  • spur.bystrickaya.ru/m-v-osmolovskij-prepodavatel-russkogo-yazika-i-literaturi-visshej-kategorii-gaou-centr-obrazovaniya-548-caricino.html
  • turn.bystrickaya.ru/organizacii-stranica-2.html
  • holiday.bystrickaya.ru/nacionalnoe-i-nacionalizm-filosofiya-yazika-i-kommunikacii-3.html
  • reading.bystrickaya.ru/lekciya-6-planeti-i-znaki-zodiaka-obitel-lekciya-vvedenie.html
  • thesis.bystrickaya.ru/prikaz-4273156-ot-20-10-2011-g-saratov-oprovedenii-oblastnih-sportivnih-sorevnovanij-shkolnikov-prezidentskie-sostyazaniya.html
  • desk.bystrickaya.ru/plan-provedeniya-dnya-proforientacii-04-fevralya-2012-goda-klass-vremya-meropriyatie.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.