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フォーミュラを強制する。 強さ - 数式(物理学)

「力」という言葉は非常に包括的で、明確な概念を与えることは事実上不可能です。 筋肉の強さから心の力までの多様性は、それに埋め込まれた概念の全範囲を網羅していません。 物理量と見なされる力には、明確に定義された意味と定義があります。 力式は、数学的モデルを定義します。力の基本パラメータへの依存性。

力の研究の歴史は、パラメータへの依存の定義と依存の実験的証明を含む。

物理学における強み

強さは 身体 の 相互作用の 尺度です 。 相互の身体の相互作用は、身体の速度または変形の変化に関連するプロセスを完全に記述する。

物理量として、力は測定単位(SIシステムでは - ニュートン)を持ち、測定のための装置はダイナモメーターです。 サイロメーターの原理は、体に作用する力とダイナモメーターのバネ力との比較に基づいている。

1ニュートンの力の場合、1kgの質量を持つ物体が1秒で1mの速度を変化させる動作の下で力が採用される。

ベクトル量としての力は、

  • 行動の方向;
  • 適用のポイント。
  • モジュール、絶対値。

対話を説明するには、これらのパラメーターを指定する必要があります。

自然な相互作用のタイプ:重力、電磁気、強く、弱い。 質量を持つ体を取り囲む重力場の影響により重力(重力の重力の重力)が存在する。 重力場の調査はまだこれまでに完了していない。 フィールドのソースを見つけることはまだできません。

物質が構成する原子の電磁相互作用に起因してより多くの力が生じる。

圧力の力

身体が地球と相互作用するとき、それは表面に圧力をかける。 圧力の力は、式がP = mgの式を持ち、体の質量(m)によって決まります。 自由落下加速度(g)は地球の異なる緯度で異なる値を持つ。

垂直加圧力は、弾性率が等しく、支持体に生じる弾性力の方向が反対である。 この場合の力の計算式は、身体の動きによって異なります。

体重の変化

地球との相互作用による身体の支持体への作用は、しばしば体重と呼ばれる。 興味深いことに、体重の量は、垂直方向の運動の加速度に依存する。 加速度の方向が自由落下の加速度と逆の場合には、重量の増加が観察される。 身体の加速度が自由落下の方向と一致すると、体重が減少する。 例えば、登山エレベータでは、登り始めにはしばらくの間、体重増加を感じる。 彼の大衆が変化しているとは必ずしも言えません。 同時に、「体重」とその「体重」の概念を共有します。

弾力性

体の形(その変形)が変化すると、力が現れ、身体を元の形に戻す傾向があります。 この力には「弾力の強さ」という名前が付けられました。 これは粒子が電気的に相互作用することによって生じるもので、その中では体が構成されています。

最も単純な変形を考えてみましょう:引き伸ばしと収縮。 伸長は体の線形寸法の増加を伴い、圧縮は減少を伴う。 これらのプロセスを特徴付ける大きさは、身体の伸びと呼ばれる。 それを "x"で表す。 弾性力の式は、伸びに直接関係している。 変形を受けるすべての物体には、独自の幾何学的および物理的パラメータがあります。 身体およびそれが作られる材料の特性に対する弾性変形抵抗の依存性は、弾性係数によって決定され、それを剛性(k)と呼ぶことにする。

弾性相互作用の数学的モデルは、フックの法則によって記述されている。

身体の変形から生じる力は、身体の個々の部分の変位の方向に対して、その伸びに直接比例する:

  • F y = -kx(ベクトル表記法)。

「 - 」記号は、変形および力の方向の反対を示す。

スカラー形式では、負の符号はありません。 F y = kxの式を有する弾性力は、弾性変形のみに使用される。

磁場と電流の相互作用

直流に対する磁場の影響は 、アンペールの法則によって 説明さ れる。 この場合、電流が流れる導体に磁界が作用する力をアンペア力といいます。

移動する電荷と磁場との相互作用は、力の発現を引き起こす。 フォーミュラの形状がF =IBlsinαのアンペア力は、 磁場の磁気誘導 (B)、導体の能動部分の長さ(l)、導体 の電流 (I)、および電流の方向と磁気誘導の間の角度に依存する。

後者の依存性のために、導体が回転されるかまたは電流の方向が変化すると、磁場の作用ベクトルが変化し得ると主張することができる。 左手のルールでは、アクションの方向を設定できます。 左手が磁気誘導のベクトルが手のひらに入るように配置されている場合、4本の指は導体の電流に沿って指向され、次に90 ねじられた親指は磁場の作用の方向を示す。

この影響を人類が利用することは、例えば電動機に見られる。 回転子の回転は、強力な電磁石によって生成される磁場によって引き起こされる。 フォースフォーミュラを使用すると、エンジンパワーを変更する可能性を判断できます。 電流強度または磁場の大きさが増加すると、トルクが増加し、エンジン出力が増加する。

粒子の軌跡

磁場と電荷との相互作用は、素粒子の研究における質量分析器で広く使用されている。

この場合のフィールドの作用は、ローレンツ力と呼ばれる力の出現を引き起こす。 荷電粒子のある速度で移動する ローレンツ力 が磁場に当たると 、その 式はF =vBqsinαの形をとり、粒子は円周に沿って移動する。

この数学的モデルにおいて、vは電荷がqである粒子の速度係数であり、Bは場の磁気誘導であり、αは速度の方向と磁気誘導の間の角度である。

粒子は、力と速度が互いに90 °の角度を向いているので、円(または円弧)に沿って移動します。 線速度の方向の変化は、加速の出現を引き起こす。

左手のルールはローレンツ力の研究でも起こります。左手が磁気誘導のベクトルが手のひらに入るように配置されていれば、1本の線の中に伸びた4本の指は正に荷電した粒子の速度に沿って方向付けられ、90 曲げられます親指は力の作用方向を示します。

血漿の問題

サイクロトロンでは、磁場と物質の相互作用が用いられます。 プラズマの実験室研究に関連する問題は、それを密閉容器に収容することを許さない。 高度にイオン化されたガスは、高温でのみ存在することができる。 プラズマを空間の1つの場所に保つために、磁場によってリングの形でガスをねじることが可能である。 制御可能な 熱核反応 は、磁場によって高温プラズマをコードにねじることによっても研究することができる。

イオン化されたガス上の自然条件下での磁場の作用の例は、Polar Lightsである。 この雄大な光景は、地球表面上100kmの高度で北極圏を越えて観測されます。 ガスの不思議なカラフルな輝きは、20世紀にしか説明できませんでした。 極の近くの地球の磁場は、大気中への太陽風の浸透を妨げることはできません。 磁気誘導線に沿って誘導される最も活性な放射は、大気のイオン化を引き起こす。

電荷の動きに関連する現象

歴史的に、導体の電流の流れを特徴づける主な値を電流の強さといいます。 このコンセプトは物理学の力とは何の関係もないことは興味深いことです。 現在の強さは、導体の横断面を通る単位時間当たりの電荷の流れを含む式で、次のようになります。

  • I = q / t、ここで、tは電荷qの時間である。

実際、現在の強さは料金の大きさです。 その測定単位はアンペア(A)であり、Nとは対照的である。

力の働きを決める

物質に対する強制的な行動は、作業の成果を伴う。 力の働きは、その作用によって横切る運動の力と、力と変位の方向との間の角度の余弦の積に数値的に等しい物理量である。

A =FScosαの形をした式の力の必要仕事は、力の大きさを含む。

身体の動作は、体の速度または変形の変化を伴い、これはエネルギーの同時変化を示す。 力の働きは、大きさに直接依存します。

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