Fjala "fuqi" është kaq gjithëpërfshirëse sa t'i japësh një koncept të qartë është një detyrë pothuajse e pamundur. Shumëllojshmëria nga forca e muskujve deri te forca e mendjes nuk mbulon gamën e plotë të koncepteve të investuara në të. Forca, e konsideruar si një sasi fizike, ka një kuptim dhe përkufizim të mirëpërcaktuar. Formula e forcës përcakton një model matematikor: varësia e forcës nga parametrat kryesorë.
Historia e kërkimit të forcës përfshin përkufizimin e varësisë nga parametrat dhe provën eksperimentale të varësisë.
Fuqia në fizikë
Forca është një masë e ndërveprimit të trupave. Veprimi i ndërsjellë i trupave mbi njëri-tjetrin përshkruan plotësisht proceset që lidhen me një ndryshim në shpejtësinë ose deformimin e trupave.
Si një sasi fizike, forca ka një njësi matëse (në sistemin SI - Njuton) dhe një pajisje për matjen e saj - një dinamometër. Parimi i funksionimit të matësit të forcës bazohet në krahasimin e forcës që vepron në trup me forcën e forcës së sustës të dinamometrit.
Një forcë prej 1 njutoni merret si forca nën të cilën një trup me masë 1 kg e ndryshon shpejtësinë me 1 m në 1 sekondë.
Forca si një sasi vektoriale është përcaktuar:
- drejtimi i veprimit;
- pika e aplikimit;
- Moduli, absolutmadhësia.
Duke përshkruar ndërveprimin, sigurohuni që të tregoni këto parametra.
Llojet e ndërveprimeve natyrore: gravitacionale, elektromagnetike, të forta, të dobëta. Forcat gravitacionale (forca e gravitetit universal me shumëllojshmërinë e saj - forca e gravitetit) ekzistojnë për shkak të ndikimit të fushave gravitacionale që rrethojnë çdo trup që ka masë. Studimi i fushave gravitacionale nuk ka përfunduar deri më tani. Nuk është ende e mundur të gjendet burimi i fushës.
Një gamë më e madhe forcash lind nga bashkëveprimi elektromagnetik i atomeve që përbëjnë lëndën.
Forca e presionit
Kur një trup ndërvepron me Tokën, ai ushtron presion në sipërfaqe. Forca e presionit, formula e së cilës është: P=mg, përcaktohet nga masa e trupit (m). Nxitimi gravitacional (g) ka vlera të ndryshme në gjerësi të ndryshme të Tokës.
Forca e presionit vertikal është e barabartë në vlerë absolute dhe e kundërt në drejtim me forcën e elasticitetit që lind në mbështetje. Formula e forcës ndryshon në varësi të lëvizjes së trupit.
Ndryshim në peshën trupore
Veprimi i një trupi mbi një mbështetëse për shkak të ndërveprimit me Tokën shpesh quhet pesha e trupit. Është interesante se sasia e peshës trupore varet nga përshpejtimi i lëvizjes në drejtim vertikal. Në rastin kur drejtimi i nxitimit është i kundërt me nxitimin e rënies së lirë, vërehet një rritje në peshë. Nëse nxitimi i trupit përkon me drejtimin e rënies së lirë, atëherë pesha e trupit zvogëlohet. Për shembull, ndërsa në një ashensor në ngjitje, në fillim të ngjitjes, një person ndjen një rritje në peshë për një kohë. Pohoni se masa e tijndryshon, jo. Në të njëjtën kohë, ne veçojmë konceptet e "peshës së trupit" dhe "masës" së saj.
Forca elastike
Kur ndryshohet forma e një trupi (deformimi i tij), shfaqet një forcë që tenton ta kthejë trupin në formën e tij origjinale. Kësaj force iu dha emri “forcë elastike”. Ajo lind për shkak të ndërveprimit elektrik të grimcave që përbëjnë trupin.
Le të shqyrtojmë deformimin më të thjeshtë: tensionin dhe ngjeshjen. Tensioni shoqërohet me rritje të përmasave lineare të trupave, ndërsa ngjeshja shoqërohet me ulje të tyre. Vlera që karakterizon këto procese quhet zgjatim i trupit. Le ta shënojmë me "x". Formula e forcës elastike lidhet drejtpërdrejt me zgjatjen. Çdo trup që i nënshtrohet deformimit ka parametrat e tij gjeometrikë dhe fizikë. Varësia e rezistencës elastike ndaj deformimit nga vetitë e trupit dhe materiali nga i cili është bërë përcaktohet nga koeficienti i elasticitetit, le ta quajmë ngurtësi (k).
Modeli matematik i ndërveprimit elastik përshkruhet nga ligji i Hooke.
Forca që lind nga deformimi i trupit drejtohet kundër drejtimit të zhvendosjes së pjesëve të veçanta të trupit, është drejtpërdrejt proporcionale me zgjatjen e tij:
- Fy=-kx (shënimi vektori).
Shenja "-" tregon drejtimin e kundërt të deformimit dhe forcës.
Nuk ka asnjë shenjë negative në formë skalare. Forca elastike, formula e së cilës ka formën e mëposhtme Fy=kx, përdoret vetëm për deformime elastike.
Ndërveprimi i fushës magnetike me rrymën
Ndikimfusha magnetike ndaj rrymës së drejtpërdrejtë përshkruhet nga ligji i Amperit. Në këtë rast, forca me të cilën fusha magnetike vepron në një përcjellës me rrymë të vendosur në të quhet forca Amper.
Ndërveprimi i një fushe magnetike me një ngarkesë elektrike lëvizëse shkakton një manifestim të forcës. Forca e Amperit, formula e së cilës është F=IBlsinα, varet nga induksioni magnetik i fushës (B), gjatësia e pjesës aktive të përcjellësit (l), forca e rrymës (I) në përcjellës dhe këndi. ndërmjet drejtimit të rrymës dhe induksionit magnetik.
Për shkak të varësisë së fundit, mund të argumentohet se vektori i fushës magnetike mund të ndryshojë kur përcjellësi rrotullohet ose ndryshon drejtimi i rrymës. Rregulli i dorës së majtë ju lejon të vendosni drejtimin e veprimit. Nëse dora e majtë është e pozicionuar në mënyrë që vektori i induksionit magnetik të hyjë në pëllëmbë, katër gishtat drejtohen përgjatë rrymës në përcjellës, atëherë gishti i madh i përkulur me 90° do të tregojë drejtimin e fushë magnetike.
Përdorimi i këtij efekti nga njerëzimi është gjetur, për shembull, në motorët elektrikë. Rrotullimi i rotorit shkaktohet nga një fushë magnetike e krijuar nga një elektromagnet i fuqishëm. Formula e forcës ju lejon të gjykoni mundësinë e ndryshimit të fuqisë së motorit. Me një rritje të fuqisë së rrymës ose fushës, çift rrotullimi rritet, duke rezultuar në një rritje të fuqisë së motorit.
Trajektoret e grimcave
Ndërveprimi i një fushe magnetike me një ngarkesë përdoret gjerësisht në spektrografët e masës në studimin e grimcave elementare.
Veprimi i fushës në këtë rast shkakton shfaqjen e një force të quajturForca e Lorencit. Kur një grimcë e ngarkuar që lëviz me një shpejtësi të caktuar hyn në një fushë magnetike, forca e Lorencit, formula e së cilës ka formën F=vBqsinα, bën që grimca të lëvizë në një rreth.
Në këtë model matematikor, v është moduli i shpejtësisë së një grimce ngarkesa elektrike e së cilës është q, B është induksioni magnetik i fushës, α është këndi ndërmjet drejtimeve të shpejtësisë dhe induksionit magnetik.
Grimca lëviz në një rreth (ose në një hark rrethi), pasi forca dhe shpejtësia drejtohen në një kënd prej 90° me njëra-tjetrën. Ndryshimi i drejtimit të shpejtësisë lineare shkakton shfaqjen e nxitimit.
Rregulli i dorës së majtë, i diskutuar më sipër, zbatohet gjithashtu gjatë studimit të forcës së Lorencit: nëse dora e majtë është e pozicionuar në mënyrë që vektori i induksionit magnetik të hyjë në pëllëmbë, katër gishtat e shtrirë në një vijë drejtohen përgjatë shpejtësia e një grimce të ngarkuar pozitivisht, pastaj gishti i madh i përkulur 90° tregon drejtimin e forcës.
Çështjet e plazmës
Ndërveprimi i fushës magnetike dhe materies përdoret në ciklotrone. Problemet që lidhen me studimin laboratorik të plazmës nuk lejojnë që ajo të mbahet në enë të mbyllura. Një gaz shumë i jonizuar mund të ekzistojë vetëm në temperatura të larta. Plazma mund të mbahet në një vend në hapësirë me anë të fushave magnetike, duke e përdredhur gazin në formën e një unaze. Reaksionet termonukleare të kontrolluara mund të studiohen gjithashtu duke rrotulluar plazmën me temperaturë të lartë në një filament duke përdorur fusha magnetike.
Një shembull i veprimit të një fushe magnetikein vivo në gaz të jonizuar - Aurora Borealis. Ky spektakël madhështor vërehet përtej Rrethit Arktik në një lartësi prej 100 km mbi sipërfaqen e tokës. Shkëlqimi shumëngjyrësh misterioz i gazit mund të shpjegohej vetëm në shekullin e 20-të. Fusha magnetike e tokës pranë poleve nuk mund ta pengojë erën diellore të depërtojë në atmosferë. Rrezatimi më aktiv i drejtuar përgjatë vijave të induksionit magnetik shkakton jonizimin e atmosferës.
Fenomene që lidhen me lëvizjen e ngarkesës
Historikisht, sasia kryesore që karakterizon rrjedhën e rrymës në një përcjellës quhet forca e rrymës. Është interesante se ky koncept nuk ka të bëjë fare me forcën në fizikë. Forca e rrymës, formula e së cilës përfshin ngarkesën që rrjedh për njësi të kohës nëpër seksionin kryq të përcjellësit, është:
I=q/t, ku t është koha e rrjedhës së ngarkesës q
Në fakt, forca aktuale është sasia e ngarkesës. Njësia e tij e matjes është Amper (A), ndryshe nga N.
Përcaktimi i punës së një force
Veprimi i forcës mbi një substancë shoqërohet me kryerjen e punës. Puna e një force është një sasi fizike numerikisht e barabartë me produktin e forcës dhe zhvendosjen e kaluar nën veprimin e saj, dhe kosinusin e këndit ndërmjet drejtimeve të forcës dhe zhvendosjes.
Puna e dëshiruar e forcës, formula e së cilës është A=FScosα, përfshin madhësinë e forcës.
Veprimi i trupit shoqërohet me ndryshim të shpejtësisë së trupit ose deformim, që tregon ndryshime të njëkohshme të energjisë. Puna e kryer nga një forcë varet ngavlerat.
