"Güc" sözü o qədər əhatəlidir ki, ona aydın bir anlayış vermək demək olar ki, mümkünsüz bir işdir. Əzələ gücündən ağılın gücünə qədər müxtəliflik ona qoyulan bütün konsepsiyaları əhatə etmir. Fiziki kəmiyyət kimi qəbul edilən qüvvə dəqiq müəyyən edilmiş məna və tərifə malikdir. Güc düsturu riyazi modeli müəyyən edir: gücün əsas parametrlərdən asılılığı.
Qüvvət tədqiqatının tarixinə parametrlərdən asılılığın tərifi və asılılığın eksperimental sübutu daxildir.
Fizikada güc
Güc cisimlərin qarşılıqlı təsirinin ölçüsüdür. Cismlərin bir-birinə qarşılıqlı təsiri cisimlərin sürətinin dəyişməsi və ya deformasiyası ilə bağlı prosesləri tam təsvir edir.
Fiziki kəmiyyət kimi qüvvənin ölçü vahidi (SI sistemində - Nyuton) və onu ölçmək üçün cihazı - dinamometr var. Qüvvə ölçən cihazın iş prinsipi bədənə təsir edən qüvvə ilə dinamometrin yay qüvvəsinin müqayisəsinə əsaslanır.
Çəkisi 1 kq olan cismin 1 saniyədə sürətini 1 m dəyişdirdiyi qüvvə 1 nyutonluq qüvvə kimi qəbul edilir.
Vektor kəmiyyəti kimi qüvvə müəyyən edilir:
- fəaliyyət istiqaməti;
- tətbiq nöqtəsi;
- modul, mütləqölçü.
Qarşılıqlı əlaqəni təsvir edərkən bu parametrləri göstərməyi unutmayın.
Təbii qarşılıqlı təsir növləri: qravitasiya, elektromaqnit, güclü, zəif. Qravitasiya qüvvələri (müxtəlifliyi ilə universal cazibə qüvvəsi - cazibə qüvvəsi) kütləsi olan hər hansı bir cismi əhatə edən cazibə sahələrinin təsiri nəticəsində mövcuddur. Qravitasiya sahələrinin tədqiqi bu günə qədər tamamlanmamışdır. Sahənin mənbəyini tapmaq hələ mümkün deyil.
Maddəni təşkil edən atomların elektromaqnit qarşılıqlı təsirindən daha geniş güc diapazonu yaranır.
Təzyiq gücü
Cism Yerlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, səthə təzyiq göstərir. Düsturu: P=mg olan təzyiq qüvvəsi bədən kütləsi (m) ilə müəyyən edilir. Qravitasiya sürətinin (g) Yerin müxtəlif enliklərində fərqli dəyərləri var.
Şaquli təzyiq qüvvəsi mütləq qiymətdə bərabərdir və dayaqda yaranan elastiklik qüvvəsinə əks istiqamətdədir. Güc düsturu bədənin hərəkətindən asılı olaraq dəyişir.
Bədən çəkisində dəyişiklik
Bir cismin Yerlə qarşılıqlı təsiri nəticəsində dayaq üzərindəki hərəkətinə çox vaxt bədənin çəkisi deyilir. Maraqlıdır ki, bədən çəkisinin miqdarı şaquli istiqamətdə hərəkətin sürətlənməsindən asılıdır. Sürətlənmənin istiqaməti sərbəst düşmənin sürətlənməsinə əks olduqda, çəki artımı müşahidə olunur. Bədənin sürətlənməsi sərbəst düşmə istiqaməti ilə üst-üstə düşürsə, bədənin çəkisi azalır. Məsələn, qalxan liftdə olarkən, yüksəlişin başlanğıcında insan bir müddət çəki artımını hiss edir. Kütləsi olduğunu iddia edindəyişir, dəyişmir. Eyni zamanda, biz "bədən çəkisi" və onun "kütləsi" anlayışlarını ayırırıq.
Elastik qüvvə
Cismin formasını dəyişdirərkən (onun deformasiyası) bədəni ilkin formasına qaytarmağa meylli qüvvə meydana çıxır. Bu qüvvəyə “elastik qüvvə” adı verilmişdir. Bədəni təşkil edən hissəciklərin elektriklə qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranır.
Ən sadə deformasiyanı nəzərdən keçirək: gərginlik və sıxılma. Gərginlik cisimlərin xətti ölçülərinin artması ilə, sıxılma isə onların azalması ilə müşayiət olunur. Bu prosesləri xarakterizə edən dəyər bədənin uzanması adlanır. Onu "x" ilə işarə edək. Elastik qüvvə düsturu uzanma ilə birbaşa bağlıdır. Deformasiyaya məruz qalan hər bir cismin öz həndəsi və fiziki parametrləri var. Deformasiyaya elastik müqavimətin gövdənin və onun hazırlandığı materialın xüsusiyyətlərindən asılılığı elastiklik əmsalı ilə müəyyən edilir, onu sərtlik (k) adlandıraq.
Elastik qarşılıqlı təsirin riyazi modeli Huk qanunu ilə təsvir edilmişdir.
Cismin deformasiyasından yaranan qüvvə bədənin ayrı-ayrı hissələrinin yerdəyişmə istiqamətinə qarşı yönəldilir, onun uzanması ilə düz mütənasibdir:
- Fy=-kx (vektor qeydi).
"-" işarəsi deformasiya və qüvvənin əks istiqamətini göstərir.
Skayar formada mənfi işarə yoxdur. Formulu Fy=kx formasına malik olan elastik qüvvə yalnız elastik deformasiyalar üçün istifadə olunur.
Maqnit sahəsinin cərəyanla qarşılıqlı təsiri
Təsirmaqnit sahəsinin sabit cərəyana təsiri Amper qanunu ilə təsvir olunur. Bu zaman maqnit sahəsinin ona yerləşdirilmiş cərəyan keçiriciyə təsir etdiyi qüvvə Amper qüvvəsi adlanır.
Maqnit sahəsinin hərəkət edən elektrik yükü ilə qarşılıqlı təsiri güc təzahürünə səbəb olur. Formulu F=IBlsinα olan Amper qüvvəsi sahənin maqnit induksiyasından (B), keçiricinin aktiv hissəsinin uzunluğundan (l), keçiricidəki cərəyan gücündən (I) və bucaqdan asılıdır. cərəyanın istiqaməti ilə maqnit induksiyası arasında.
Son asılılığa görə, dirijor fırlananda və ya cərəyanın istiqaməti dəyişdikdə maqnit sahəsinin vektorunun dəyişə biləcəyini iddia etmək olar. Sol əl qaydası hərəkət istiqamətini təyin etməyə imkan verir. Əgər sol əl maqnit induksiya vektoru ovucun içinə girəcək şəkildə yerləşdirilibsə, dörd barmaq keçiricidəki cərəyan boyunca istiqamətləndirilir, onda 90° əyilmiş baş barmaq maqnit induksiyasının istiqamətini göstərəcək. maqnit sahəsi.
Bu effektin bəşəriyyət tərəfindən istifadəsi, məsələn, elektrik mühərriklərində aşkar edilmişdir. Rotorun fırlanması güclü elektromaqnit tərəfindən yaradılan maqnit sahəsinin təsiri altında baş verir. Güc düsturu mühərrik gücünün dəyişdirilməsinin mümkünlüyünü mühakimə etməyə imkan verir. Cari və ya sahə gücünün artması ilə fırlanma momenti artır və nəticədə motor gücü artır.
Zərrəciklərin trayektoriyaları
Maqnit sahəsinin yüklə qarşılıqlı təsiri elementar hissəciklərin tədqiqində kütləvi spektroqraflarda geniş istifadə olunur.
Bu halda sahənin hərəkəti adlanan qüvvənin görünüşünə səbəb olurLorentz qüvvəsi. Müəyyən sürətlə hərəkət edən yüklü hissəcik maqnit sahəsinə daxil olduqda, düsturu F=vBqsinα formasına malik olan Lorentz qüvvəsi hissəciyin dairəvi hərəkətinə səbəb olur.
Bu riyazi modeldə v elektrik yükü q olan hissəciyin sürət modulu, B sahənin maqnit induksiyası, α sürətin istiqamətləri ilə maqnit induksiyası arasındakı bucaqdır.
Qüvvət və sürət bir-birinə 90° bucaqla yönəldiyi üçün hissəcik dairə (və ya çevrə qövsü) üzrə hərəkət edir. Xətti sürətin istiqamətinin dəyişdirilməsi sürətlənmənin görünüşünə səbəb olur.
Yuxarıda müzakirə edilən sol əlin qaydası Lorentz qüvvəsini öyrənərkən də baş verir: əgər sol əl maqnit induksiya vektoru ovucun içinə girəcək şəkildə yerləşdirilirsə, bir xətt üzrə uzadılmış dörd barmaq ovucun içinə yönəldilir. müsbət yüklü hissəciyin sürəti, sonra əyilmiş baş barmaq 90° qüvvənin istiqamətini göstərir.
Plazma problemləri
Maqnit sahəsi ilə maddənin qarşılıqlı təsirindən siklotronlarda istifadə olunur. Plazmanın laboratoriya tədqiqi ilə bağlı problemlər onu qapalı qablarda saxlamağa imkan vermir. Yüksək ionlaşmış qaz yalnız yüksək temperaturda mövcud ola bilər. Plazma maqnit sahələri vasitəsi ilə kosmosda bir yerdə saxlanıla bilər, qazı halqa şəklində bükür. İdarə olunan termonüvə reaksiyaları, həmçinin yüksək temperaturlu plazmanı maqnit sahələrindən istifadə edərək filamentə çevirməklə də öyrənilə bilər.
Maqnit sahəsinin fəaliyyətinə nümunəionlaşmış qazda in vivo - Aurora Borealis. Bu əzəmətli mənzərə Arktika Dairəsindən kənarda, yer səthindən 100 km yüksəklikdə müşahidə edilir. Qazın sirli rəngarəng parıltısını yalnız 20-ci əsrdə izah etmək mümkün idi. Qütblərə yaxın yerin maqnit sahəsi günəş küləyinin atmosferə nüfuz etməsinə mane ola bilməz. Maqnit induksiyası xətləri boyunca yönəldilmiş ən aktiv şüalanma atmosferin ionlaşmasına səbəb olur.
Şarj hərəkəti ilə əlaqəli hadisələr
Tarixən keçiricidə cərəyan axınını xarakterizə edən əsas kəmiyyət cərəyan gücü adlanır. Maraqlıdır ki, bu anlayışın fizikada güclə heç bir əlaqəsi yoxdur. Düsturuna keçiricinin kəsişməsindən vahid vaxta axan yük daxil olan cari güc belədir:
I=q/t, burada t yüklənmə vaxtıdır q
Əslində cari güc yükün miqdarıdır. Onun ölçü vahidi N.-dan fərqli olaraq Amperdir (A).
Qüvvənin işini təyin etmək
Maddə üzərində güc hərəkəti işin icrası ilə müşayiət olunur. Qüvvənin işi, gücün və onun təsiri altında keçən yerdəyişmənin hasilinə və qüvvənin və yerdəyişmənin istiqamətləri arasındakı bucağın kosinusuna ədədi olaraq bərabər fiziki kəmiyyətdir.
Düsulu A=FScosα olan qüvvənin arzu olunan işi qüvvənin böyüklüyünü ehtiva edir.
Bədənin hərəkəti bədənin sürətinin dəyişməsi və ya deformasiya ilə müşayiət olunur ki, bu da enerjinin eyni vaxtda dəyişməsini göstərir. Bir qüvvənin gördüyü iş ondan asılıdırdəyərlər.
