Die woord "krag" is so allesomvattend dat dit 'n byna onmoontlike taak is om dit 'n duidelike konsep te gee. Die verskeidenheid van spierkrag tot die krag van die gees dek nie die volle reeks konsepte wat daarin belê is nie. Krag, beskou as 'n fisiese grootheid, het 'n goed gedefinieerde betekenis en definisie. Die kragformule definieer 'n wiskundige model: die afhanklikheid van krag op die hoofparameters.
Die geskiedenis van kragnavorsing sluit die definisie van afhanklikheid van parameters en eksperimentele bewys van afhanklikheid in.
Krag in fisika
Krag is 'n maatstaf van die interaksie van liggame. Die wedersydse werking van liggame op mekaar beskryf volledig die prosesse wat verband hou met 'n verandering in die spoed of vervorming van liggame.
As 'n fisiese grootheid het krag 'n eenheid van meting (in die SI-stelsel - Newton) en 'n toestel om dit te meet - 'n dinamometer. Die werkingsbeginsel van die kragmeter is gebaseer op die vergelyking van die krag wat op die liggaam inwerk met die krag van die veerkrag van die dinamometer.
'n Krag van 1 newton word beskou as die krag waaronder 'n liggaam met 'n massa van 1 kg sy spoed met 1 m in 1 sekonde verander.
Force as 'n vektorhoeveelheid word gedefinieer:
- rigting van aksie;
- aansoekpunt;
- module, absoluutgrootte.
Beskryf die interaksie, maak seker dat jy hierdie parameters aandui.
Tipe natuurlike interaksies: gravitasie, elektromagneties, sterk, swak. Gravitasiekragte (die krag van universele gravitasie met sy verskeidenheid - die gravitasiekrag) bestaan as gevolg van die invloed van gravitasievelde wat enige liggaam wat massa het, omring. Die studie van gravitasievelde is nog nie voltooi nie. Dit is nog nie moontlik om die bron van die veld te vind nie.
'n Groter reeks kragte ontstaan uit die elektromagnetiese interaksie van die atome waaruit materie bestaan.
Drukkrag
Wanneer 'n liggaam met die Aarde in wisselwerking tree, oefen dit druk op die oppervlak uit. Die drukkrag, waarvan die formule is: P=mg, word bepaal deur die liggaamsmassa (m). Gravitasieversnelling (g) het verskillende waardes op verskillende breedtegrade van die aarde.
Die krag van vertikale druk is gelyk aan absolute waarde en in rigting teenoor die krag van elastisiteit wat in die steun ontstaan. Die kragformule verander na gelang van die beweging van die liggaam.
Verandering in liggaamsgewig
Die werking van 'n liggaam op 'n steun as gevolg van interaksie met die Aarde word dikwels na verwys as die gewig van die liggaam. Interessant genoeg hang die hoeveelheid liggaamsgewig af van die versnelling van beweging in die vertikale rigting. In die geval wanneer die versnellingsrigting teenoor die versnelling van vrye val is, word 'n toename in gewig waargeneem. As die versnelling van die liggaam saamval met die rigting van vrye val, neem die gewig van die liggaam af. Byvoorbeeld, terwyl hy in 'n stygende hysbak, aan die begin van die klim, voel 'n persoon 'n toename in gewig vir 'n rukkie. Bevestig dat sy massaverander, dit doen nie. Terselfdertyd skei ons die konsepte van "liggaamsgewig" en sy "massa".
Elastiese krag
Wanneer die vorm van 'n liggaam (sy vervorming) verander word, verskyn 'n krag wat geneig is om die liggaam na sy oorspronklike vorm terug te bring. Hierdie krag het die naam "elastiese krag" gekry. Dit ontstaan as gevolg van die elektriese interaksie van die deeltjies waaruit die liggaam bestaan.
Kom ons kyk na die eenvoudigste vervorming: spanning en kompressie. Spanning gaan gepaard met 'n toename in die lineêre dimensies van die liggame, terwyl kompressie gepaard gaan met hul afname. Die waarde wat hierdie prosesse kenmerk, word liggaamsverlenging genoem. Kom ons dui dit aan met "x". Die elastiese kragformule hou direk verband met verlenging. Elke liggaam wat aan vervorming onderwerp word, het sy eie geometriese en fisiese parameters. Die afhanklikheid van die elastiese weerstand teen vervorming van die eienskappe van die liggaam en die materiaal waaruit dit gemaak is, word bepaal deur die koëffisiënt van elastisiteit, kom ons noem dit styfheid (k).
Die wiskundige model van elastiese interaksie word beskryf deur Hooke se wet.
Die krag wat voortspruit uit die vervorming van die liggaam is gerig teen die rigting van verplasing van individuele dele van die liggaam, is direk eweredig aan die verlenging daarvan:
- Fy=-kx (vektornotasie).
Die "-" teken dui die teenoorgestelde rigting van vervorming en krag aan.
Daar is geen negatiewe teken in skalêre vorm nie. Die elastiese krag, waarvan die formule die volgende vorm het Fy=kx, word slegs vir elastiese vervormings gebruik.
Interaksie van magnetiese veld met stroom
Invloedmagnetiese veld na gelykstroom word beskryf deur Ampère se wet. In hierdie geval word die krag waarmee die magneetveld inwerk op 'n stroomdraende geleier wat daarin geplaas is, die Ampère-krag genoem.
Die interaksie van 'n magnetiese veld met 'n bewegende elektriese lading veroorsaak 'n kragmanifestasie. Die Ampere-krag, waarvan die formule F=IBlsinα is, hang af van die magnetiese induksie van die veld (B), die lengte van die aktiewe deel van die geleier (l), die stroomsterkte (I) in die geleier en die hoek tussen die rigting van die stroom en die magnetiese induksie.
As gevolg van die laaste afhanklikheid, kan daar geargumenteer word dat die vektor van die magneetveld kan verander wanneer die geleier geroteer word of die rigting van die stroom verander. Die linkerhandreël laat jou toe om die rigting van aksie te bepaal. As die linkerhand so geposisioneer is dat die magnetiese induksievektor die palm binnegaan, word vier vingers langs die stroom in die geleier gerig, dan sal die duim gebuig met 90° die rigting van die magnetiese veld.
Die gebruik van hierdie effek deur die mensdom is gevind, byvoorbeeld, in elektriese motors. Die rotasie van die rotor word veroorsaak deur 'n magnetiese veld wat deur 'n kragtige elektromagneet geskep word. Die kragformule laat jou toe om die moontlikheid om die enjinkrag te verander, te beoordeel. Met 'n toename in stroom- of veldsterkte neem die wringkrag toe, wat 'n toename in motorkrag tot gevolg het.
Partikeltrajekte
Die interaksie van 'n magnetiese veld met 'n lading word wyd gebruik in massaspektrograwe in die studie van elementêre deeltjies.
Die werking van die veld in hierdie geval veroorsaak die voorkoms van 'n krag wat geroep wordLorentz krag. Wanneer 'n gelaaide deeltjie wat teen 'n sekere spoed beweeg, 'n magneetveld binnegaan, laat die Lorentz-krag, waarvan die formule die vorm F=vBqsinα het, die deeltjie in 'n sirkel beweeg.
In hierdie wiskundige model is v die snelheidsmodulus van 'n deeltjie wie se elektriese lading q is, B is die magnetiese induksie van die veld, α is die hoek tussen die rigtings van snelheid en magnetiese induksie.
Die deeltjie beweeg in 'n sirkel (of 'n boog van 'n sirkel), aangesien krag en spoed teen 'n hoek van 90° op mekaar gerig word. Die verandering van die rigting van die lineêre snelheid veroorsaak die voorkoms van versnelling.
Die reël van die linkerhand, wat hierbo bespreek is, vind ook plaas wanneer die Lorentz-krag bestudeer word: as die linkerhand so geposisioneer is dat die magnetiese induksievektor die palm binnegaan, word vier vingers wat in 'n lyn uitgestrek is langs die spoed van 'n positief gelaaide deeltjie, dan wys die duim 90° die rigting van die krag.
Plasma-kwessies
Interaksie van magnetiese veld en materie word in siklotrone gebruik. Die probleme wat verband hou met die laboratoriumstudie van plasma laat nie toe dat dit in geslote vate gehou word nie. 'n Hoogs geïoniseerde gas kan slegs by hoë temperature bestaan. Plasma kan op een plek in die ruimte gehou word deur middel van magnetiese velde, wat die gas in die vorm van 'n ring draai. Beheerde termonukleêre reaksies kan ook bestudeer word deur hoëtemperatuurplasma in 'n filament te spin met behulp van magnetiese velde.
'n Voorbeeld van die werking van 'n magneetveldin vivo op geïoniseerde gas - Aurora Borealis. Hierdie majestueuse skouspel word anderkant die Arktiese Sirkel op 'n hoogte van 100 km bo die aarde se oppervlak waargeneem. Die geheimsinnige kleurvolle gloed van gas kon eers in die 20ste eeu verklaar word. Die aarde se magneetveld naby die pole kan nie keer dat die sonwind die atmosfeer binnedring nie. Die mees aktiewe straling wat langs die lyne van magnetiese induksie gerig word, veroorsaak ionisasie van die atmosfeer.
Fenomena wat met ladingbeweging geassosieer word
Histories gesien word die hoofhoeveelheid wat die vloei van stroom in 'n geleier kenmerk, die stroomsterkte genoem. Interessant genoeg het hierdie konsep niks te doen met krag in fisika nie. Die stroomsterkte, waarvan die formule die lading insluit wat per tydseenheid deur die deursnit van die geleier vloei, is:
I=q/t, waar t die ladingvloeityd q is
Trouens, die huidige sterkte is die hoeveelheid lading. Sy maateenheid is Ampere (A), anders as N.
Bepaling van die werk van 'n mag
Dwangaksie op 'n stof gaan gepaard met die uitvoering van werk. Die werk van 'n krag is 'n fisiese grootheid numeries gelyk aan die produk van die krag en die verplasing wat onder sy werking beweeg word, en die cosinus van die hoek tussen die rigtings van die krag en verplasing.
Die verlangde werk van die krag, waarvan die formule A=FScosα is, sluit die grootte van die krag in.
Die werking van die liggaam gaan gepaard met 'n verandering in die spoed van die liggaam of vervorming, wat gelyktydige veranderinge in energie aandui. Die werk wat deur 'n mag verrig word, hang af vanwaardes.
