
- •Сила (фізична величина)
- •Введення
- •1. Історія поняття
- •2. Ньютонівська механіка
- •2.1. Перший закон Ньютона
- •2.2. Другий закон Ньютона
- •2.3. Третий закон Ньютона
- •3. Фундаментальні взаємодії
- •3.1. Гравітація
- •3.2. Електромагнітна взаємодія
- •3.2.1. Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)
- •3.2.2. Электромагнитное поле (поле постоянных токов)
- •3.3. Сильна взаємодія
- •3.4. Слабка взаємодія
- •4. Похідні види сил
- •5. Рівнодіюча
- •Джерела
- •Примітки
3.3. Сильна взаємодія
Сильна взаємодія - короткодіючі сили між адронами і кварками. В атомному ядрі сильна взаємодія утримує разом позитивно заряджені (відчувають електростатичне відштовхування) протони, відбувається це за допомогою обміну пі-мезонами між нуклонами (протонами і нейтронами). Пі-мезони живуть дуже мало, часу життя їм вистачає лише на те, щоб забезпечити ядерні сили в радіусі ядра, тому ядерні сили називають короткодіючими. Збільшення кількості нейтронів "розбавляє" ядро, зменшуючи електростатичні сили і збільшуючи ядерні, але при великій кількості нейтронів вони самі, будучи ферміонами, починають відчувати відштовхування внаслідок принципу Паулі. Також при дуже сильному зближенні нуклонів починається обмін W-бозона, викликає відштовхування, завдяки цьому атомні ядра не "схлопиваются".
Всередині самих адронів сильна взаємодія утримує разом кварки - складові частини адронів. Квантами сильного поля є глюони. Кожен кварк має один з трьох "кольорових" зарядів, кожен глюон складається з пари "колір" - "антіцвет". Глюони пов'язують кварки в т. н. " конфайнмент ", через який на даний момент вільні кварки в експерименті не спостерігалися. При віддаленні кварків один від одного енергія глюонної зв'язків зростає, а не зменшується як при ядерному взаємодії. Витративши багато енергії (зіштовхнувши адрони в прискорювачі) можна розірвати кварк-глюонну зв'язок, але при цьому відбувається викид струмені нових адронів. Втім, вільні кварки можуть існувати в космосі: якщо якомусь кварки вдалося уникнути конфайнмента під час Великого вибуху, то ймовірність анігілювати з відповідним антикварков або перетворитися в безбарвний адрон для такого кварка зникаюче мала.
3.4. Слабка взаємодія
Слабка взаємодія - фундаментальне короткодіючі взаємодію. Радіус дії 10 -18м. Симетрично щодо комбінації просторової інверсії і зарядового сполучення. У слабкій взаємодії беруть участь всі фундаментальні ферміони ( лептони і кварки). Це єдине взаємодія, в якому беруть участь нейтрино (не рахуючи гравітації, пренебрежимо малої в лабораторних умовах), чим пояснюється колосальна проникаюча здатність цих часток. Слабка взаємодія дозволяє лептона, кварків і їх античастинка обмінюватися енергією, масою, електричним зарядом і квантовими числами - тобто перетворюватися один в одного. Один з проявів - бета-розпад.
4. Похідні види сил
Сила пружності- сила, що виникає при деформації тіла і протидіюча цієї деформації. У разі пружних деформацій є потенційною. Сила пружності має електромагнітну природу, будучи макроскопічним проявом міжмолекулярної взаємодії. Сила пружності спрямована протилежно зміщенню, перпендикулярно поверхні. Вектор сили протилежний напрямку зміщення молекул.
Сила тертя- сила, що виникає при відносному русі твердих тіл і протидіюча цьому руху. Відноситься до дисипативних сил. Сила тертя має електромагнітну природу, будучи макроскопічним проявом міжмолекулярної взаємодії. Вектор сили тертя спрямований протилежно вектору швидкості.
Сила опору середовища- сила, що виникає при русі твердого тіла в рідкому або газоподібному середовищі. Відноситься до дисипативних сил. Сила опору має електромагнітну природу, будучи макроскопічним проявом міжмолекулярної взаємодії. Вектор сили опору спрямований протилежно вектору швидкості.
Сила нормальної реакції опори- сила пружності, що діє з боку опори на тіло. Направлена перпендикулярно до поверхні опори.
Сили поверхневого натягу- сили, що виникають на поверхні фазового розділу. Має електромагнітну природу, будучи макроскопічним проявом міжмолекулярної взаємодії. Сила натягу спрямована по дотичній до поверхні розділу фаз; виникає внаслідок нескомпенсованих тяжіння молекул, що знаходяться на межі розділу фаз, молекулами, що знаходяться не на межі розділу фаз.
Осмотичний тиск
Сили Ван-дер-Ваальса- електромагнітні міжмолекулярні сили, що виникають при поляризації молекул та освіті диполів. Ван-дер-ваальсови сили швидко зменшуються зі збільшенням відстані.
Сила інерції- фіктивна сила, що вводиться в неінерційній системах відліку для того, щоб у них виконувався другий закон Ньютона. Зокрема, в системі відліку, пов'язаної з равноускоренно рухомим тілом сила інерції направлена протилежно прискоренню. З повної сили інерції можуть бути для зручності виділені відцентрова сила і сила Коріоліса.