Perkataan "kuasa" sangat menyeluruh sehingga memberikan konsep yang jelas adalah tugas yang hampir mustahil. Kepelbagaian daripada kekuatan otot kepada kekuatan minda tidak meliputi keseluruhan konsep yang dilaburkan di dalamnya. Daya, dianggap sebagai kuantiti fizikal, mempunyai makna dan definisi yang jelas. Formula daya mentakrifkan model matematik: pergantungan daya pada parameter utama.
Sejarah penyelidikan daya termasuk definisi pergantungan pada parameter dan bukti percubaan pergantungan.
Kuasa dalam fizik
Kekuatan ialah ukuran interaksi badan. Tindakan bersama antara satu sama lain menerangkan sepenuhnya proses yang berkaitan dengan perubahan dalam kelajuan atau ubah bentuk badan.
Sebagai kuantiti fizik, daya mempunyai unit ukuran (dalam sistem SI - Newton) dan peranti untuk mengukurnya - dinamometer. Prinsip operasi meter daya adalah berdasarkan membandingkan daya yang bertindak ke atas jasad dengan daya daya spring dinamometer.
Daya 1 newton dianggap sebagai daya di mana jasad berjisim 1 kg menukar kelajuannya sebanyak 1 m dalam 1 saat.
Daya sebagai kuantiti vektor ditakrifkan:
- arah tindakan;
- titik permohonan;
- modul, mutlaksaiz.
Menghuraikan interaksi, pastikan anda menunjukkan parameter ini.
Jenis interaksi semula jadi: graviti, elektromagnet, kuat, lemah. Daya graviti (daya graviti universal dengan kepelbagaiannya - daya graviti) wujud disebabkan oleh pengaruh medan graviti mengelilingi mana-mana jasad yang mempunyai jisim. Kajian tentang medan graviti masih belum selesai setakat ini. Anda masih belum dapat mencari sumber medan.
Julat daya yang lebih besar timbul daripada interaksi elektromagnet atom yang membentuk jirim.
Daya tekanan
Apabila jasad berinteraksi dengan Bumi, ia memberikan tekanan pada permukaan. Daya tekanan, formulanya ialah: P=mg, ditentukan oleh jisim badan (m). Pecutan graviti (g) mempunyai nilai yang berbeza pada latitud Bumi yang berbeza.
Daya tekanan menegak adalah sama dalam nilai mutlak dan bertentangan arah dengan daya keanjalan yang timbul dalam sokongan. Formula daya berubah bergantung pada pergerakan badan.
Perubahan berat badan
Tindakan jasad pada sokongan akibat interaksi dengan Bumi sering dirujuk sebagai berat badan. Menariknya, jumlah berat badan bergantung kepada pecutan pergerakan dalam arah menegak. Dalam kes apabila arah pecutan adalah bertentangan dengan pecutan jatuh bebas, peningkatan berat diperhatikan. Jika pecutan badan bertepatan dengan arah jatuh bebas, maka berat badan berkurangan. Sebagai contoh, semasa dalam lif menaik, pada permulaan pendakian, seseorang merasakan kenaikan berat badan untuk seketika. Tegaskan bahawa jisimnyaberubah, ia tidak. Pada masa yang sama, kami memisahkan konsep "berat badan" dan "jisim"nya.
Daya anjal
Apabila menukar bentuk badan (ubah bentuknya), satu daya muncul yang cenderung untuk mengembalikan badan kepada bentuk asalnya. Daya ini diberi nama "daya elastik". Ia timbul disebabkan oleh interaksi elektrik zarah yang membentuk badan.
Mari kita pertimbangkan ubah bentuk paling mudah: tegangan dan mampatan. Ketegangan disertai dengan peningkatan dalam dimensi linear badan, manakala mampatan disertai dengan penurunannya. Nilai yang mencirikan proses ini dipanggil pemanjangan badan. Mari kita nyatakannya dengan "x". Formula daya elastik berkaitan secara langsung dengan pemanjangan. Setiap badan yang mengalami ubah bentuk mempunyai parameter geometri dan fizikalnya sendiri. Kebergantungan rintangan keanjalan kepada ubah bentuk pada sifat badan dan bahan dari mana ia dibuat ditentukan oleh pekali keanjalan, mari kita panggil ia kekakuan (k).
Model matematik interaksi anjal diterangkan oleh hukum Hooke.
Daya yang timbul daripada ubah bentuk badan diarahkan terhadap arah anjakan bahagian individu badan, adalah berkadar terus dengan pemanjangannya:
- Fy=-kx (notasi vektor).
Tanda "-" menunjukkan arah ubah bentuk dan daya yang bertentangan.
Tiada tanda negatif dalam bentuk skalar. Daya kenyal, formula yang mempunyai bentuk berikut Fy=kx, digunakan hanya untuk ubah bentuk kenyal.
Interaksi medan magnet dengan arus
Pengaruhmedan magnet kepada arus terus diterangkan oleh undang-undang Ampère. Dalam kes ini, daya yang digunakan oleh medan magnet ke atas konduktor pembawa arus yang diletakkan di dalamnya dipanggil daya Ampère.
Interaksi medan magnet dengan cas elektrik yang bergerak menyebabkan manifestasi daya. Daya Ampere, formulanya ialah F=IBlsinα, bergantung pada aruhan magnet medan (B), panjang bahagian aktif konduktor (l), kekuatan arus (I) dalam konduktor dan sudut antara arah arus dan aruhan magnet.
Disebabkan pergantungan terakhir, boleh dikatakan bahawa vektor medan magnet boleh berubah apabila konduktor diputar atau arah arus berubah. Peraturan tangan kiri membolehkan anda menetapkan arah tindakan. Jika tangan kiri diposisikan supaya vektor aruhan magnet memasuki tapak tangan, empat jari diarahkan sepanjang arus dalam konduktor, kemudian ibu jari dibengkokkan sebanyak 90° akan menunjukkan arah medan magnet.
Penggunaan kesan ini oleh manusia telah ditemui, contohnya, dalam motor elektrik. Putaran rotor disebabkan oleh medan magnet yang dicipta oleh elektromagnet yang berkuasa. Formula daya membolehkan anda menilai kemungkinan menukar kuasa enjin. Dengan peningkatan dalam kekuatan arus atau medan, tork meningkat, mengakibatkan peningkatan dalam kuasa motor.
Trajektori zarah
Interaksi medan magnet dengan cas digunakan secara meluas dalam spektrograf jisim dalam kajian zarah asas.
Tindakan medan dalam kes ini menyebabkan kemunculan daya yang dipanggilKuasa Lorentz. Apabila zarah bercas yang bergerak pada kelajuan tertentu memasuki medan magnet, daya Lorentz, yang formulanya mempunyai bentuk F=vBqsinα, menyebabkan zarah itu bergerak dalam bulatan.
Dalam model matematik ini, v ialah modulus halaju zarah yang cas elektriknya ialah q, B ialah aruhan magnet bagi medan, α ialah sudut antara arah halaju dan aruhan magnet.
Zarah bergerak dalam bulatan (atau lengkok bulatan), kerana daya dan kelajuan diarahkan pada sudut 90° antara satu sama lain. Menukar arah halaju linear menyebabkan kemunculan pecutan.
Peraturan tangan kiri, yang dibincangkan di atas, juga berlaku semasa mengkaji daya Lorentz: jika tangan kiri diposisikan supaya vektor aruhan magnet memasuki tapak tangan, empat jari dipanjangkan dalam satu garisan diarahkan sepanjang kelajuan zarah bercas positif, kemudian ibu jari dibengkokkan 90° menunjukkan arah daya.
Isu plasma
Interaksi medan magnet dan jirim digunakan dalam siklotron. Masalah yang berkaitan dengan kajian makmal plasma tidak membenarkan ia disimpan dalam bekas tertutup. Gas yang sangat terion hanya boleh wujud pada suhu tinggi. Plasma boleh disimpan di satu tempat di angkasa melalui medan magnet, memutar gas dalam bentuk cincin. Tindak balas termonuklear terkawal juga boleh dikaji dengan memutar plasma suhu tinggi ke dalam filamen menggunakan medan magnet.
Contoh tindakan medan magnetdalam vivo pada gas terion - Aurora Borealis. Tontonan megah ini diperhatikan di luar Bulatan Artik pada ketinggian 100 km di atas permukaan bumi. Kilauan gas berwarna-warni yang misteri hanya dapat dijelaskan pada abad ke-20. Medan magnet bumi berhampiran kutub tidak dapat menghalang angin suria daripada menembusi atmosfera. Sinaran paling aktif yang diarahkan sepanjang garis aruhan magnet menyebabkan pengionan atmosfera.
Fenomena yang dikaitkan dengan pergerakan cas
Secara sejarah, kuantiti utama yang mencirikan aliran arus dalam konduktor dipanggil kekuatan arus. Menariknya, konsep ini tiada kaitan dengan kekerasan dalam fizik. Kekuatan semasa, formula yang termasuk cas yang mengalir setiap unit masa melalui keratan rentas konduktor, ialah:
I=q/t, dengan t ialah masa aliran cas q
Malah, kekuatan semasa ialah jumlah cas. Unit ukurannya ialah Ampere (A), tidak seperti N.
Menentukan kerja daya
Tindakan paksa pada bahan disertai dengan prestasi kerja. Kerja daya ialah kuantiti fizik secara berangka sama dengan hasil darab daya dan sesaran yang dilalui di bawah tindakannya, dan kosinus sudut antara arah daya dan sesaran.
Kerja daya yang dikehendaki, formulanya ialah A=FScosα, termasuk magnitud daya.
Tindakan badan disertai dengan perubahan dalam kelajuan badan atau ubah bentuk, yang menunjukkan perubahan serentak dalam tenaga. Kerja yang dilakukan oleh daya bergantung kepadanilai.
