Поняття сили. Сили в природі. Фундаментальні взаємодії.
Згідно І закону Ньютона, тіло змінює свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, тобто набуває прискорення в тому випадку, коли на нього почнуть діяти інші тіла. Прискорення – результат дії одного тіла на інше. Але взаємодія тіл може проявлятись не тільки в наданні тілам прискорення, але і в зміні їх форми та об’єму, тобто в деформації тіл, які взаємодіють.
Для кількісної оцінки механічної взаємодії тіл і вводиться фізична векторна величина – сила.
Сила – фізична векторна величина, яка є кількісною мірою інтенсивності механічної взаємодії матеріальних тіл, в результаті якої тіла одержують прискорення або деформуються.
Таким чином, із визначення поняття сили випливає два прояви дії сили:
а) динамічний прояв – можемо судити за прискоренням, яке отримують тіла, що взаємодіють;
б) статичний прояв – за деформацією тіл, що взаємодіють.
У класичній механіці:
сила є ковзаючим вектором – вектор, точку прикладання якого можна переміщувати по лінії його дії;
існування сили завжди пов’язано з наявністю матеріальних об’єктів, тобто сила в класичному розумінні має безпосереднє матеріальне джерело. Тому, визначаючи силу, необхідно вказати на тіло, з боку якого і на яке діє сила.
Всі сили в механіці поділяються на два основні класи:
сили, що виникають при безпосередньому дотиканні тіл (контактна взаємодія);
сили, що діють на деякій відстані від взаємодіючих тіл, тобто через деякий матеріальний посередник, що називається силовим полем: взаємодія в цьому випадку називається польовою.
За своєю фізичною природою в механіці розрізняють три типи сил:
а) сила тяжіння – прояв гравітаційної взаємодії в умовах Землі, відноситься до другого класу сил, що пов’язані з існуванням гравітаційного поля;
б) сила тертя – сила, що виникає при переміщенні одних тіл по поверхні інших;
в) сила пружності (пружна сила) – сила, що виникає в результаті пружної деформації.
Останні дві сили відносяться до контактних взаємодій. Але між силами, що виникають при дії силових полів, принципових відмінностей немає. По суті, вони зумовлені існуванням силових полів. Сили, що виникають при безпосередньому дотиканні тіл, зумовлені силовими полями молекул та атомів, з яких складаються матеріальні тіла.
Фундаментальні взаємодії в природі
До фундаментальних взаємодій належать:
а) гравітаційна;
б) електромагнітна;
в) слабка;
г) сильна, або ядерна;
д) інформаційна.
Гравітаційна взаємодія – взаємодія, що зумовлена взаємним притяганням матеріальних тіл (частинок) одне до одного. Передається через матеріальний посередник – гравітаційне поле. Підкоряється закону всесвітнього тяжіння Ньютона, згідно якого гравітаційна сила зменшується з відстанню по закону оберненого квадрата:
Електромагнітна взаємодія – взаємодія, що виникає між зарядженими тілами (частинками) і передається за допомогою електромагнітного поля. Сили тертя і пружності мають електромагнітну природу. До цього класу взаємодій також належить і вага тіла, яка за природою є силою пружності.
Слабка взаємодія – це взаємодія між окремими елементарними частинками в процесі їх взаємоперетворюваності. Електромагнітна і слабка взаємодія недавно були об’єднані в рамках однієї фізичної теорії – теорії електрослабкої взаємодії.
Сильна взаємодія – взаємодія між елементарними частинками всередині атомного ядра, вона зумовлює ядерні сили, за допомогою яких нуклони об’єднуються в ядра.
Інформаційна взаємодія: У 90-х роках XX сторіччя відкрито нову, п’яту фундаментальну взаємодію – інформаційну, матеріальним посередником якої виявились торсіонні поля, що слугують носієм інформації у тонкому (надтонкому) світі. Тонкий світ – це світ невидимих «не речовинних» явищ і процесів. В науці до понять тонкого світу відносять: поняття свідомості (філософія, психологія), світ нескінченно малих і нескінченно великих величин (математика).
Термін торсіонне походить від англійського слова «torsion», що означає «обертання».
На основі теоретичних та експериментальних досліджень були встановлені три основні властивості торсіонних полів, які істотно відрізняються від відомих фізичних полів: це властивість переносити інформацію без перенесення енергії, передавати інформацію зі швидкістю, яка перевищує швидкість світла, поширюватися не лише в майбутнє, а й у минуле. Ці поля і породжують фізичний вакуум, під яким розуміють в сучасній науці матеріальне середовище, яке народжує і передає взаємодії.
Однією з фундаментальних теоретичних проблем сучасної фізики є створення єдиної фізичної теорії поля, в якій мають бути об’єднані всі фундаментальні взаємодії в природі.