7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц

Для описания взаимодействия в приближении «дальнодействия» можно ввести еще одну специфическую энергетическую характеристику. Соответствующую величину называют энергией взаимодействия – е_вз. Для потенциальных сил ее можно рассматривать как обобщение ранее введенной потенциальной энергии. Потенциальная энергия – это характеристика воздействия на частицу со стороны другого, более массивного материального объекта, который мы принимаем за неподвижный. Она зависит от координат только более легкой частицы. Если же в задаче рассматриваются равноправные объекты, то придется учесть и отдачу второй частицы. Теперь мы имеем дело уже не с воздействием, а с взаимодействием, которое должно зависеть от взаимного расположения обоих объектов в данный момент времени. Поэтому энергия взаимодействия является функцией расстояния между объектами, т.е. при их перемещениях не остается постоянной. Важно подчеркнуть, что энергия взаимодействия не принадлежит отдельной частице

Это общая характеристика системы из двух частиц, как бы их общий «обменный фонд» модель системы взаимодействующих частиц является более сложной по сравнению с моделью свободных частиц, ведь в ней помимо привычных «индивидуальных» величин (типа энергий отдельных частиц) фигурирует и «коллективная» величина – энергия взаимодействия. Именно поэтому в последнем случае нельзя использовать модель системы свободных частиц. Она ведь не способна описать все нюансы поведения той реальной системы, где есть взаимодействие. Однако богатство теоретического арсенала физики иногда позволяет мысленно построить другую эквивалентную систему, которая имеет то же значение полной энергии, но состоит из свободных объектов. Конечно, это будут уже другие, придуманные частицы – их называют квазичастицами (частице подобными объектами). Они, в принципе, могут иметь совершенно иные характеристики по сравнению с исходными – другие массы, заряды и т.п. Но если удается это исполнить, то картина их движения становится более простой и наглядной. Подобная модель называется моделью квазичастиц. На ее основе открывается возможность анализировать поведение более сложной системы.

Модель, состоящая из центрона и интона, допускает и другую интерпретацию, на основе которой может быть построена еще одна важная эквивалентная модель. Мы остановимся на ней более подробно, потому что она допускает далеко идущие обобщения. Дело в том, что колебания, соответствующие частотам _Ц и _ин, являются коллективными движениями системы. В них на самом деле участвуют обе исходные частицы, двигаясь совместно либо в одну сторону (синфазно, как в центроне), либо в разные стороны, попеременно то навстречу друг другу, то, разбегаясь друг от друга (противофазно, как в интоне). С помощью определенных начальных условий можно возбудить в чистом виде один из этих типов совместного движения.

Область применения модели гармонической моды не ограничивается лишь системами частиц, связанных упругими взаимодействиями. Эта модель оказывается весьма эффективной в любых случаях, когда речь идет о малых колебаниях каких-либо величин или об их распространении в пространстве в виде волн, в частности, произвольное электромагнитное излучение в модели континуума также может быть представлено как совокупность гармонических нормальных мод. При этом каждой моде соответствует одна из электромагнитных волн с определенной частотой, а электромагнитное излучение в целом – это суперпозиция независимых гармонических мод.

Контрольные вопросы:

1. Что в физике обозначает понятие «взаимодействие»?

1. Используется для обозначения многообразных связей.

2. Используется для изолирования физических систем.

3. Используется для усиления механической энергии.

4. Напишите свой ответ, если вы считаете, что выше предложенные варианты не верны

2. Какие существуют типы взаимодействия?

1. Гравитация и электромагнитные взаимодействия.

2. Сильное взаимодействие (обеспечивает «склейку» ядер), слабое взаимодействие (обусловливает бета-распад), электромагнитное, гравитация.

3. Слабое взаимодействие (обусловливает бета-распад).

4. Нет ни одного типа.

3. Каковы характеристики контролируемого воздействия на частицу?

1. Температура, масса, импульс, энергия, момент вращения.

2. Масса, импульс.

3. Масса, импульс, момент вращения.

4. Масса, импульс, момент вращения, энергия.

4. Назовите фундаментальные силы природы.

1. Гравитационная сила, сила тяготения, сила Лоренца.

2. Все силы фундаментальные.

3. Гравитационная сила, сила тяготения.

4. Нет фундаментальных сил.

5. Какими будут значения положения, и скорости частицы в некий последующий момент времени?

1. Соотношения, описывающие изменение координаты и импульса частицы со временем- то есть законы движения, с помощью этого закона и будут описываться значения положения, и скорости частицы в некий последующий момент времени.

2. Описывается с помощь законов ускорения.

3. Положения и скорость частицы будут равны нулю.

4. Напишите свой ответ, если вы считаете, что выше предложенные варианты не верны.