Formula forza. Forza – la formula (fisica)

La parola "potenza" è così completa che dargli un concetto chiaro è un compito praticamente impossibile. La varietà dalla forza dei muscoli al potere della mente non copre l'intera gamma di concetti incorporati in esso. La forza considerata come una quantità fisica ha un significato e una definizione chiaramente definiti. La formula forza definisce un modello matematico: la dipendenza della forza sui parametri di base.

La storia della ricerca della forza include la definizione della dipendenza dai parametri e dalla prova sperimentale della dipendenza.

Forza nella fisica

La forza è una misura dell'interazione dei corpi. L'azione reciproca dei corpi l'uno sull'altro descrive completamente i processi associati alla modifica della velocità o deformazione dei corpi.

Come quantità fisica, la forza ha un'unità di misura (nel sistema SI – Newton) e il dispositivo per la sua misurazione è un dinamometro. Il principio del silometro si basa sul confronto della forza che agisce sul corpo, con la forza a molla del dinamometro.

Per la forza in 1 newton viene adottata una forza, sotto l'azione di cui un corpo con una massa di 1 kg cambia la sua velocità di 1 m in 1 secondo.

La forza come quantità di vettore è determinata da:

• Direzione d'azione;
• Il punto di applicazione;
• Modulo, valore assoluto.

Descrivere l'interazione, è necessario specificare questi parametri.

Tipi di interazioni naturali: gravitazionali, elettromagnetiche, forti, deboli. Le forze gravitazionali (forza della gravitazione universale con la sua varietà – forza gravitazionale) esistono a causa dell'influenza dei campi gravitazionali che circondano qualsiasi corpo che ha massa. L'indagine sui campi di gravità non è ancora stata completata. Non è ancora possibile trovare la fonte del campo.

Un maggior numero di forze sorge a causa dell'interazione elettromagnetica degli atomi, di cui la sostanza consiste.

Forza di pressione

Quando il corpo interagisce con la Terra esercita pressione sulla superficie. La forza della pressione, la cui formula ha la forma: P = mg, è determinata dalla massa del corpo (m). L'accelerazione della caduta libera (g) ha valori diversi a diverse latitudini della Terra.

La forza di pressione verticale è uguale nel modulo e opposto in direzione della forza elastica che sorge nel supporto. La formula della forza in questo caso varia a seconda del movimento del corpo.

Cambiamento del peso corporeo

L'azione del corpo sul sostegno dovuta all'interazione con la Terra è spesso indicata come peso corporeo. È interessante notare che la quantità di peso corporeo dipende dall'accelerazione del movimento nella direzione verticale. Nel caso in cui la direzione di accelerazione sia opposta all'accelerazione della caduta libera, si osserva un aumento del peso. Se l'accelerazione del corpo coincide con la direzione della caduta libera, il peso corporeo diminuisce. Ad esempio, mentre in un ascensore ad arrampicata, all'inizio della salita una persona si sente un aumento di peso per un po '. Non è necessario dire che la sua massa sta cambiando. Allo stesso tempo condividiamo i concetti di "peso corporeo" e la sua "massa".

Forza di elasticità

Quando la forma del corpo (la sua deformazione) cambia, appare una forza che tende a restituire il corpo alla sua forma originale. Questa forza è stata data il nome di "forza di elasticità". Viene a causa dell'interazione elettrica delle particelle, di cui il corpo è costituito.

Si consideri la deformazione più semplice: allungamento e contrazione. Lo stretching è accompagnato da un aumento delle dimensioni lineari dei corpi, e la compressione è accompagnata da una diminuzione. La grandezza che caratterizza questi processi è chiamata l'allungamento del corpo. Denota con "x". La formula di forza elastica è direttamente correlata all'allungamento. Ogni corpo che subisce la deformazione ha i propri parametri geometrici e fisici. La dipendenza della resistenza di deformazione elastica sulle proprietà del corpo e dal materiale da cui è fatta è determinata dal coefficiente di elasticità, diciamolo rigido (k).

Il modello matematico dell'interazione elastica è descritto dalla legge di Hooke.

La forza derivante dalla deformazione del corpo è diretta contro la direzione di spostamento di singole parti del corpo, direttamente proporzionale al suo allungamento:

• F _y = -kx (nella notazione vettoriale).

Il segno "-" indica l'opposto della direzione della deformazione e della forza.

Nella forma scalare non esiste un segno negativo. La forza elastica, la cui formula ha la seguente forma F _y = kx, è usata solo per deformazioni elastiche.

Interazione di un campo magnetico con corrente

L'influenza del campo magnetico sulla corrente continua è descritta dalla legge Ampere. In questo caso, la forza con cui il campo magnetico agisce su un conduttore con una corrente posta in esso viene chiamata la forza Ampere.

L'interazione di un campo magnetico con una carica elettrica in movimento provoca una manifestazione di forza. La forza Ampère, la cui formula ha la forma F = IBlsinα, dipende dall'induzione magnetica del campo (B), dalla lunghezza della parte attiva del conduttore (1), dalla corrente (I) nel conduttore e dall'angolo tra la direzione della corrente e l'induzione magnetica.

A causa di quest'ultima dipendenza, si può affermare che il vettore di azione del campo magnetico può cambiare quando il conduttore viene ruotato o la direzione della corrente viene cambiata. La regola della mano sinistra consente di impostare la direzione dell'azione. Se la mano sinistra è posizionata in modo tale che il vettore di induzione magnetica entri nella palma, le quattro dita si dirigono lungo la corrente nel conduttore, poi il pollice torto per 90 ^° mostrerà la direzione dell'azione del campo magnetico.

L'uso di questa influenza da parte dell'umanità si trova ad esempio nei motori elettrici. La rotazione del rotore è causata da un campo magnetico creato da un potente elettromagnete. La formula forza consente di giudicare la possibilità di cambiare il potere del motore. Con l'aumento della forza corrente o della dimensione del campo, aumenta la coppia, che porta ad un aumento della potenza del motore.

Traiettorie di particelle

L'interazione di un campo magnetico con una carica è ampiamente utilizzata negli spettrografici di massa nello studio delle particelle elementari.

L'azione del campo in questo caso provoca l'apparizione di una forza chiamata la forza Lorentz. Quando una forza di Lorentz, muovendosi con una certa velocità di una particella carica, colpisce il campo magnetico , la cui formula ha la forma F = vBqsinα, fa sì che la particella si muova lungo la circonferenza.

In questo modello matematico, v è il modulo di velocità di una particella la cui carica elettrica è q, B è l'induzione magnetica del campo, e α è l'angolo tra le direzioni di velocità e l'induzione magnetica.

La particella si muove lungo un cerchio (o un arco di cerchio), poiché la forza e la velocità sono diretti ad un angolo di 90 ^{° l'} uno all'altro. La variazione nella direzione della velocità lineare provoca l'aspetto dell'accelerazione.

La regola della mano sinistra, considerata sopra, si verifica anche nello studio della forza di Lorentz: se la mano sinistra viene posta in modo tale che il vettore di induzione magnetica entri nel palmo, quattro dita allungate in una linea sono dirette lungo la velocità della particella carica positivamente, poi piegate di 90 ^° Il pollice mostrerà la direzione dell'azione della forza.

Problemi del plasma

L'interazione del campo magnetico e della materia viene utilizzata nei ciclotroni. I problemi associati agli studi di laboratorio del plasma non consentono di contenere in recipienti chiusi. Gas altamente ionizzato può esistere solo a temperature elevate. Per mantenere il plasma in un luogo di spazio è possibile tramite campi magnetici, torsione del gas sotto forma di anello. È possibile studiare reazioni termonucleari controllabili anche mediante la torsione di plasma ad alta temperatura in un cavo mediante campi magnetici.

Un esempio dell'azione di un campo magnetico in condizioni naturali su un gas ionizzato è Luci Polari. Questo maestoso spettacolo è osservato oltre il Circolo Artico ad un'altitudine di 100 km sopra la superficie terrestre. Il mistero luminoso colorato di gas poteva essere spiegato solo nel ventesimo secolo. Il campo magnetico della terra vicino ai poli non può impedire la penetrazione del vento solare nell'atmosfera. La radiazione più attiva, diretta lungo le linee di induzione magnetica, provoca la ionizzazione dell'atmosfera.

I fenomeni associati al moto di una carica

Storicamente, il valore principale che caratterizza il flusso di corrente in un conduttore è chiamato la forza corrente. È interessante che questo concetto non ha nulla a che fare con la forza della fisica. La forza di corrente, la cui formula comprende la carica che scorre per unità di tempo attraverso la sezione trasversale del conduttore, sembra:

• I = q / t, dove t è l'ora della carica q.

Infatti, la forza corrente è la grandezza della carica. L'unità della sua misurazione è Ampere (A), contrariamente a N.

Determinare l'opera di forza

L'azione di forza sulla sostanza è accompagnata dalla prestazione del lavoro. L'opera della forza è una quantità fisica che è numericamente uguale al prodotto della forza per il movimento attraversato dalla sua azione e al coseno dell'angolo tra le direzioni di forza e di spostamento.

L'opera di forza necessaria, la cui formula ha la forma A = FScosα, include la grandezza della forza.

L'azione del corpo è accompagnata da un cambiamento nella velocità del corpo o nella deformazione, che indica cambiamenti simultanei di energia. L'opera della forza dipende direttamente dalla grandezza.