คำว่า "พลัง" นั้นครอบคลุมจนทำให้แนวคิดที่ชัดเจนเป็นงานที่แทบจะเป็นไปไม่ได้ ความหลากหลายตั้งแต่ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อไปจนถึงความแข็งแรงของจิตใจไม่ครอบคลุมแนวคิดทั้งหมดที่ลงทุนไป แรงซึ่งถือเป็นปริมาณทางกายภาพมีความหมายและคำจำกัดความที่ชัดเจน สูตรกำลังกำหนดแบบจำลองทางคณิตศาสตร์: การพึ่งพาของแรงในพารามิเตอร์หลัก
ประวัติศาสตร์ของการวิจัยกำลังรวมถึงคำจำกัดความของการพึ่งพาพารามิเตอร์และหลักฐานการทดลองของการพึ่งพา
พลังในฟิสิกส์
ความแข็งแรงเป็นตัววัดปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย การกระทำร่วมกันของร่างกายซึ่งกันและกันอธิบายกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือการเสียรูปของร่างกายอย่างครบถ้วน
เป็นปริมาณทางกายภาพ แรงมีหน่วยวัด (ในระบบ SI - นิวตัน) และอุปกรณ์สำหรับวัด - ไดนาโมมิเตอร์ หลักการทำงานของเครื่องวัดแรงนั้นขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อร่างกายกับแรงสปริงของไดนาโมมิเตอร์
แรง 1 นิวตัน นำมาเป็นแรงที่วัตถุมวล 1 กก. เปลี่ยนความเร็ว 1 เมตร ใน 1 วินาที
บังคับตามปริมาณเวกเตอร์ที่กำหนด:
- ทิศทางของการกระทำ;
- จุดสมัคร;
- โมดูล สัมบูรณ์ขนาด
อธิบายการโต้ตอบ อย่าลืมระบุพารามิเตอร์เหล่านี้
ประเภทของปฏิสัมพันธ์ตามธรรมชาติ: แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า แรง อ่อน แรงโน้มถ่วง (แรงโน้มถ่วงสากลที่มีความหลากหลาย - แรงโน้มถ่วง) มีอยู่เนื่องจากอิทธิพลของสนามโน้มถ่วงที่ล้อมรอบวัตถุใด ๆ ที่มีมวล การศึกษาสนามโน้มถ่วงยังไม่เสร็จสิ้น ยังหาที่มาของสนามไม่ได้
แรงในช่วงที่กว้างขึ้นเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมที่ประกอบเป็นสสาร
แรงกด
เมื่อร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กับโลก ร่างกายจะมีแรงกดบนพื้นผิว แรงกดซึ่งมีสูตรคือ: P=mg ถูกกำหนดโดยมวลกาย (m) ความเร่งโน้มถ่วง (g) มีค่าต่างกันที่ละติจูดของโลก
แรงกดแนวตั้งมีค่าเท่ากับค่าสัมบูรณ์และอยู่ตรงข้ามกับแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นในส่วนรองรับ สูตรแรงเปลี่ยนตามการเคลื่อนไหวของร่างกาย
น้ำหนักตัวเปลี่ยน
การกระทำของร่างกายในการรองรับเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกมักเรียกกันว่าน้ำหนักของร่างกาย ที่น่าสนใจคือปริมาณน้ำหนักตัวขึ้นอยู่กับความเร่งของการเคลื่อนไหวในแนวตั้ง ในกรณีที่ทิศทางความเร่งอยู่ตรงข้ามกับความเร่งของการตกอย่างอิสระ จะสังเกตได้ว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้น หากความเร่งของร่างกายสอดคล้องกับทิศทางการตกอย่างอิสระน้ำหนักของร่างกายจะลดลง ตัวอย่างเช่น ขณะอยู่ในลิฟต์ขึ้น ที่จุดเริ่มต้นของการขึ้น คนรู้สึกว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้นชั่วขณะหนึ่ง ยืนยันว่ามวลของมันการเปลี่ยนแปลงมันไม่ได้ ในขณะเดียวกัน เราก็แยกแนวคิดของ "น้ำหนักตัว" และ "มวล" ออกจากกัน
ยางยืด
เมื่อเปลี่ยนรูปร่างของร่างกาย (การเสียรูป) แรงจะปรากฏขึ้นที่มีแนวโน้มจะทำให้ร่างกายกลับเป็นรูปร่างเดิม แรงนี้มีชื่อว่า "แรงยืดหยุ่น" มันเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าของอนุภาคที่ประกอบเป็นร่างกาย
ลองพิจารณาการเปลี่ยนรูปแบบที่ง่ายที่สุด: ความตึงเครียดและการบีบอัด ความตึงเครียดมาพร้อมกับการเพิ่มขนาดเชิงเส้นของร่างกายในขณะที่การบีบอัดจะมาพร้อมกับการลดลง ค่าที่กำหนดลักษณะของกระบวนการเหล่านี้เรียกว่าการยืดตัวของร่างกาย ลองแทนด้วย "x" สูตรแรงยืดหยุ่นสัมพันธ์โดยตรงกับการยืดตัว ร่างกายแต่ละส่วนที่มีการเสียรูปจะมีพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและทางกายภาพของตัวเอง ความต้านทานการยืดหยุ่นต่อการเสียรูปในคุณสมบัติของร่างกายและวัสดุที่ทำขึ้นนั้นพิจารณาจากค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น เรียกว่า ความแข็ง (k)
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการโต้ตอบแบบยืดหยุ่นอธิบายโดยกฎของฮุค
แรงที่เกิดขึ้นจากการเสียรูปของร่างกายมุ่งตรงไปในทิศทางการเคลื่อนตัวของส่วนต่างๆ ของร่างกาย เป็นสัดส่วนโดยตรงกับการยืดตัว:
- Fy=-kx (สัญลักษณ์เวกเตอร์).
เครื่องหมาย "-" หมายถึงทิศทางตรงกันข้ามของการเสียรูปและแรง
ไม่มีเครื่องหมายลบในรูปแบบสเกลาร์ แรงยืดหยุ่น ซึ่งมีสูตรดังต่อไปนี้ Fy=kx ใช้สำหรับการเปลี่ยนรูปยางยืดเท่านั้น
ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับกระแส
อิทธิพลสนามแม่เหล็กเป็นกระแสตรงอธิบายโดยกฎของแอมแปร์ ในกรณีนี้ แรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อตัวนำกระแสไฟฟ้าที่วางอยู่ในนั้นเรียกว่าแรงแอมแปร์
ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ทำให้เกิดการปรากฎของแรง แรงแอมแปร์ซึ่งมีสูตรคือ F=IBlsinα ขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนาม (B) ความยาวของส่วนแอคทีฟของตัวนำ (l) ความแรงกระแส (I) ในตัวนำและมุม ระหว่างทิศทางของกระแสและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
เนื่องจากการพึ่งพาอาศัยกันครั้งสุดท้าย เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อตัวนำถูกหมุนหรือทิศทางของกระแสที่เปลี่ยนไป กฎมือซ้ายช่วยให้คุณกำหนดทิศทางของการกระทำได้ หากมือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่เวกเตอร์เหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือ นิ้วทั้งสี่ชี้ไปตามกระแสในตัวนำ จากนั้นให้งอนิ้วโป้ง 90° จะแสดงทิศทางของ สนามแม่เหล็ก
มนุษย์มีการใช้เอฟเฟกต์นี้ เช่น ในมอเตอร์ไฟฟ้า การหมุนของโรเตอร์เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง สูตรกำลังช่วยให้คุณตัดสินความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนกำลังของเครื่องยนต์ เมื่อกระแสหรือสนามเพิ่มขึ้น แรงบิดจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กำลังมอเตอร์เพิ่มขึ้น
วิถีของอนุภาค
ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กที่มีประจุถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแมสสเปกโตรกราฟในการศึกษาอนุภาคมูลฐาน
การกระทำของสนามในกรณีนี้ทำให้เกิดพลังที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์ เมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วหนึ่งเข้าสู่สนามแม่เหล็ก แรงลอเรนซ์ซึ่งมีรูปแบบเป็น F=vBqsinα จะทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม
ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์นี้ v คือโมดูลัสความเร็วของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็น q, B คือการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนาม α คือมุมระหว่างทิศทางของความเร็วและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม (หรือส่วนโค้งของวงกลม) เนื่องจากแรงและความเร็วทำมุม 90° เข้าหากัน การเปลี่ยนทิศทางของความเร็วเชิงเส้นทำให้เกิดความเร่ง
กฎของมือซ้ายที่กล่าวไว้ข้างต้นก็เกิดขึ้นเมื่อศึกษาแรงลอเรนซ์เช่นกัน ถ้ามือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่เวกเตอร์เหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือ นิ้วทั้งสี่ที่ยื่นออกมาในเส้นจะถูกชี้ไปตาม ความเร็วของอนุภาคที่มีประจุบวก จากนั้นงอนิ้วโป้ง 90° แสดงทิศทางของแรง
ปัญหาพลาสม่า
ปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กและสสารถูกใช้ในไซโคลตรอน ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาพลาสม่าในห้องปฏิบัติการไม่อนุญาตให้เก็บไว้ในภาชนะปิด ก๊าซไอออไนซ์สูงสามารถมีได้เฉพาะที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น พลาสมาสามารถเก็บไว้ในที่เดียวในอวกาศโดยใช้สนามแม่เหล็ก บิดแก๊สในรูปของวงแหวน นอกจากนี้ยังสามารถศึกษาปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้ด้วยการปั่นพลาสมาอุณหภูมิสูงให้เป็นเส้นใยโดยใช้สนามแม่เหล็ก
ตัวอย่างการกระทำของสนามแม่เหล็กในร่างกายด้วยก๊าซไอออไนซ์ - Aurora Borealis ปรากฏการณ์อันตระการตานี้ตั้งข้อสังเกตเหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลที่ระดับความสูง 100 กม. เหนือพื้นผิวโลก ก๊าซเรืองแสงที่มีสีสันลึกลับสามารถอธิบายได้ในศตวรรษที่ 20 เท่านั้น สนามแม่เหล็กของโลกใกล้กับขั้วไม่สามารถป้องกันลมสุริยะไม่ให้ทะลุผ่านชั้นบรรยากาศได้ การแผ่รังสีที่แอคทีฟมากที่สุดที่พุ่งไปตามเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนในชั้นบรรยากาศ
ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของประจุ
ในอดีต ปริมาณหลักที่กำหนดลักษณะของกระแสในตัวนำเรียกว่าความแรงของกระแส น่าสนใจ แนวคิดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับแรงในฟิสิกส์ ความแรงของกระแสซึ่งเป็นสูตรที่รวมประจุที่ไหลต่อหน่วยเวลาผ่านหน้าตัดของตัวนำคือ:
I=q/t โดยที่ t คือเวลาการไหลของประจุ q
ที่จริงความแรงในปัจจุบันคือปริมาณการชาร์จ หน่วยวัดของมันคือแอมแปร์ (A) ซึ่งแตกต่างจาก N.
กำหนดการทำงานของกำลัง
แรงกระทำต่อสารจะมาพร้อมกับประสิทธิภาพการทำงาน แรงกระทำคือปริมาณทางกายภาพที่เป็นตัวเลขเท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัดที่เคลื่อนผ่านภายใต้การกระทำของมัน และโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของแรงและการกระจัด
งานที่ต้องการของแรง ซึ่งมีสูตรคือ A=FScosα รวมขนาดของแรงด้วย
การกระทำของร่างกายมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกายหรือการเสียรูปซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานพร้อมกัน งานที่ทำโดยกำลังขึ้นอยู่กับค่า.
