ความแข็งแรง (ปริมาณทางกายภาพ) วัดความแรง

คำว่า "อำนาจ" ครอบคลุมทุกอย่างจนทำให้แนวคิดชัดเจนเป็นงานที่แทบจะเป็นไปไม่ได้ ความหลากหลายตั้งแต่ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อไปจนถึงความแข็งแรงของจิตใจไม่ครอบคลุมแนวคิดทั้งหมดที่ลงทุนไป กำลังถือเป็น ปริมาณทางกายภาพได้อย่างชัดเจน ค่าบางอย่างและคำจำกัดความ สูตรกำลังกำหนดแบบจำลองทางคณิตศาสตร์: การพึ่งพาแรงในพารามิเตอร์หลัก

ประวัติของการวิจัยกำลังรวมถึงคำจำกัดความของการพึ่งพาพารามิเตอร์และหลักฐานการทดลองของการพึ่งพา

แรงในวิชาฟิสิกส์

แรงเป็นตัววัดปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย การกระทำร่วมกันของร่างกายซึ่งกันและกันอธิบายกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือการเสียรูปของร่างกายอย่างสมบูรณ์

ตามปริมาณทางกายภาพ แรงมีหน่วยวัด (ในระบบ SI - นิวตัน) และอุปกรณ์สำหรับวัด - ไดนาโมมิเตอร์ หลักการทำงานของเครื่องวัดแรงนั้นขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อร่างกายกับแรงยืดหยุ่นของสปริงไดนาโมมิเตอร์

แรง 1 นิวตัน นำมาเป็นแรงที่วัตถุมวล 1 กก. เปลี่ยนความเร็ว 1 เมตร ใน 1 วินาที

ความแข็งแกร่งถูกกำหนดเป็น:

• ทิศทางของการกระทำ
• จุดสมัคร;
• โมดูล ค่าสัมบูรณ์

อธิบายการโต้ตอบ ให้แน่ใจว่าได้ระบุพารามิเตอร์เหล่านี้

ประเภทของปฏิสัมพันธ์ตามธรรมชาติ: แรงโน้มถ่วง, แม่เหล็กไฟฟ้า, แรง, อ่อนแอ ความโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงด้วยความหลากหลาย - แรงโน้มถ่วง) มีอยู่เนื่องจากอิทธิพลของสนามโน้มถ่วงที่ล้อมรอบวัตถุใด ๆ ที่มีมวล การศึกษาสนามโน้มถ่วงยังไม่เสร็จสิ้น ยังไม่สามารถหาที่มาของสนามได้

แรงจำนวนมากเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมที่ประกอบเป็นสสาร

แรงกด

เมื่อร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กับโลก ร่างกายจะมีแรงกดบนพื้นผิว แรงที่มีรูปแบบ: P = mg ถูกกำหนดโดยมวลของร่างกาย (m) อัตราเร่ง ตกฟรี(ช) มี ความหมายต่างๆที่ละติจูดที่แตกต่างกันของโลก

แรงกดแนวตั้งมีค่าเท่ากันในโมดูลัสและอยู่ตรงข้ามกับแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นในส่วนรองรับ สูตรแรงจะเปลี่ยนไปตามการเคลื่อนไหวของร่างกาย

การเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักตัว

การกระทำของร่างกายในการรองรับเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกมักเรียกว่าน้ำหนักของร่างกาย ที่น่าสนใจคือปริมาณน้ำหนักตัวขึ้นอยู่กับความเร่งของการเคลื่อนไหวในแนวตั้ง ในกรณีที่ทิศทางความเร่งอยู่ตรงข้ามกับความเร่งของการตกอย่างอิสระ จะสังเกตเห็นว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้น หากความเร่งของร่างกายสอดคล้องกับทิศทางการตกอย่างอิสระน้ำหนักของร่างกายจะลดลง ตัวอย่างเช่น ขณะอยู่ในลิฟต์ขึ้น ที่จุดเริ่มต้นของการขึ้น คนรู้สึกว่าน้ำหนักเพิ่มขึ้นชั่วขณะหนึ่ง ไม่จำเป็นต้องยืนยันว่ามวลของมันกำลังเปลี่ยนแปลง ในขณะเดียวกัน เราก็แบ่งปันแนวคิดเรื่อง "น้ำหนักตัว" และ "มวล" ของมัน

แรงยืดหยุ่น

เมื่อรูปร่างของร่างกายเปลี่ยนไป (การเสียรูป) พลังจะปรากฏขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ร่างกายกลับเป็นรูปร่างเดิม แรงนี้มีชื่อว่า "แรงยืดหยุ่น" มันเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าของอนุภาคที่ประกอบเป็นร่างกาย

พิจารณาการเปลี่ยนรูปที่ง่ายที่สุด: แรงตึงและแรงอัด การยืดกล้ามเนื้อมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้น ขนาดเชิงเส้นร่างกายการบีบอัด - การลดลง ค่าที่กำหนดลักษณะของกระบวนการเหล่านี้เรียกว่าการยืดตัวของร่างกาย ลองแทนด้วย "x" สูตรแรงยืดหยุ่นสัมพันธ์โดยตรงกับการยืดตัว แต่ละร่างที่อยู่ภายใต้การเสียรูปมีรูปทรงเรขาคณิตของตัวเองและ พารามิเตอร์ทางกายภาพ. การพึ่งพาความต้านทานยืดหยุ่นต่อการเสียรูปในคุณสมบัติของร่างกายและวัสดุที่ทำขึ้นนั้นพิจารณาจากค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นที่เรียกว่าความฝืด (k)

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปฏิสัมพันธ์แบบยืดหยุ่นอธิบายโดยกฎของฮุก

แรงที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของร่างกายมุ่งตรงไปในทิศทางของการเคลื่อนตัวของส่วนต่างๆ ของร่างกาย เป็นสัดส่วนโดยตรงกับการยืดตัวของมัน:

• F y = -kx (ในรูปเวกเตอร์)

เครื่องหมาย "-" หมายถึงทิศทางตรงกันข้ามของการเสียรูปและแรง

อยู่ในรูปสเกลาร์ เครื่องหมายลบไม่อยู่ แรงยืดหยุ่น ซึ่งมีสูตรดังต่อไปนี้ F y = kx ใช้สำหรับการเปลี่ยนรูปยางยืดเท่านั้น

ปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กกับกระแส

อิทธิพล สนามแม่เหล็กบน กระแสตรง.ในกรณีนี้ แรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อตัวนำกระแสไฟฟ้าที่วางอยู่ภายในนั้นเรียกว่าแรงแอมแปร์

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับทำให้เกิดการรวมตัวของแรง แรงแอมแปร์ซึ่งมีสูตรคือ F = IBlsinα ขึ้นอยู่กับ (B) ความยาวของส่วนแอคทีฟของตัวนำ (l) (I) ในตัวนำและมุมระหว่างทิศทางของกระแสกับแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำ

ต้องขอบคุณการพึ่งพาอาศัยกันหลัง ทำให้สามารถโต้แย้งได้ว่าเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อตัวนำถูกหมุนหรือทิศทางของกระแสที่เปลี่ยนไป กฎมือซ้ายช่วยให้คุณกำหนดทิศทางของการกระทำได้ ถ้า มือซ้ายตำแหน่งในลักษณะที่เวกเตอร์เหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือสี่นิ้วชี้ไปตามกระแสในตัวนำแล้วงอ 90 ° นิ้วหัวแม่มือแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก

มนุษย์พบว่ามีการใช้เอฟเฟกต์นี้ในมอเตอร์ไฟฟ้า การหมุนของโรเตอร์เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง สูตรกำลังช่วยให้คุณตัดสินความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนกำลังของเครื่องยนต์ ด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสหรือความแรงของสนาม แรงบิดจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้กำลังมอเตอร์เพิ่มขึ้น

วิถีของอนุภาค

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับประจุถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแมสสเปกโตรกราฟในการศึกษาอนุภาคมูลฐาน

การกระทำของภาคสนามในกรณีนี้ทำให้เกิดแรงที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์ เมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดเข้าสู่สนามแม่เหล็ก สูตรที่มีรูปแบบ F = vBqsinα ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม

ในเรื่องนี้ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ v คือโมดูลัสความเร็วของอนุภาค ค่าไฟฟ้าซึ่ง - q, B คือการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนาม α คือมุมระหว่างทิศทางของความเร็วและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

อนุภาคจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม (หรือส่วนโค้งของวงกลม) เนื่องจากแรงและความเร็วมุ่งไปที่มุม 90 ° ซึ่งกันและกัน การเปลี่ยนแปลงทิศทางของความเร็วเชิงเส้นทำให้เกิดความเร่ง

กฎของมือซ้ายที่กล่าวถึงข้างต้นก็เกิดขึ้นเช่นกันเมื่อศึกษาแรงลอเรนซ์: หากวางมือซ้ายในลักษณะที่เวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเข้าสู่ฝ่ามือนิ้วทั้งสี่ที่ยื่นออกมาในเส้นจะถูกชี้ไปตามความเร็ว ของอนุภาคที่มีประจุบวกแล้วงอ 90° นิ้วโป้งจะแสดงทิศทางของแรง

ปัญหาพลาสม่า

ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและสสารถูกใช้ในไซโคลตรอน ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ ห้องปฏิบัติการศึกษาพลาสมา ไม่อนุญาตให้บรรจุในภาชนะปิด สูงสามารถมีได้เฉพาะที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น พลาสมาสามารถเก็บไว้ในที่เดียวในอวกาศโดยใช้สนามแม่เหล็ก บิดแก๊สในรูปของวงแหวน นอกจากนี้ยังสามารถศึกษาวัตถุที่ควบคุมได้ด้วยการบิดพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเส้นใยโดยใช้สนามแม่เหล็ก

ตัวอย่างการกระทำของสนามแม่เหล็กใน ร่างกายเกี่ยวกับก๊าซแตกตัวเป็นไอออน - แสงออโรร่าเหนือ ปรากฏการณ์อันตระการตานี้ตั้งข้อสังเกตเหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลที่ระดับความสูง 100 กม. เหนือพื้นผิวโลก ก๊าซเรืองแสงที่มีสีสันลึกลับสามารถอธิบายได้ในศตวรรษที่ 20 เท่านั้น สนามแม่เหล็กของโลกใกล้กับขั้วไม่สามารถป้องกันลมสุริยะไม่ให้ทะลุผ่านชั้นบรรยากาศได้ การแผ่รังสีที่แอคทีฟมากที่สุดที่พุ่งไปตามเส้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทำให้เกิดไอออไนซ์ในชั้นบรรยากาศ

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของประจุ

ในอดีต ปริมาณหลักที่แสดงลักษณะการไหลของกระแสในตัวนำเรียกว่าความแรงของกระแส น่าสนใจ แนวคิดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับแรงในฟิสิกส์ ความแรงของกระแสซึ่งรวมประจุที่ไหลต่อหน่วยเวลาผ่าน ส่วนตามขวางตัวนำดูเหมือน:

• I = q/t โดยที่ t คือเวลาการไหลของประจุ q

อันที่จริงความแรงในปัจจุบันคือปริมาณประจุ หน่วยวัดของมันคือแอมแปร์ (A) ซึ่งแตกต่างจาก N.

การกำหนดการทำงานของแรง

แรงกระทำต่อสารจะมาพร้อมกับประสิทธิภาพการทำงาน งานของแรงคือปริมาณทางกายภาพที่เป็นตัวเลขเท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัดที่ส่งผ่านภายใต้การกระทำของมัน และโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของแรงและการกระจัด

งานที่ต้องการของแรง ซึ่งมีสูตรคือ A = FScosα รวมถึงขนาดของแรงด้วย

การกระทำของร่างกายมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกายหรือการเสียรูปซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานพร้อมกัน งานที่ทำโดยแรงนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดของมัน

ความแข็งแรงวัดได้อย่างไร? แรงวัดในหน่วยใด

ย้อนกลับไปในโรงเรียน เราสอนว่าแนวคิดของ strength แนะนำให้รู้จักกับฟิสิกส์โดยชายคนหนึ่งที่มีแอปเปิ้ลตกบนหัวของเขา อีกอย่าง มันตกลงมาเพราะ แรงโน้มถ่วงquot ;. นิวตันดูเหมือนจะเป็นนามสกุลของเขา จึงเรียกหน่วยวัดแรง แม้ว่าเขาจะเรียกมันว่าแอปเปิ้ลได้ แต่มันก็ยังตีหัวเขาอยู่!

ตามระบบสากลของหน่วย (SI) แรงมีหน่วยเป็นนิวตัน

ตาม ระบบเทคนิคหน่วย แรง มีหน่วยเป็น แรงตัน แรงกิโลกรัม แรงกรัม เป็นต้น

ตามระบบ CGS ของหน่วย หน่วยของแรงคือไดน์

ในสหภาพโซเวียตในการวัดแรงในบางครั้งพวกเขาใช้หน่วยวัดเช่นกำแพง

นอกจากนี้ในฟิสิกส์มีสิ่งที่เรียกว่าหน่วยธรรมชาติตามที่วัดแรงในแรงพลังค์

• • แรงอะไรครับพี่?
  • พี่นิวตั้น...

  (ฟิสิกส์หยุดสอนที่โรงเรียน?)

บังคับเป็นหนึ่งในแนวคิดที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายที่สุดในวิชาฟิสิกส์ ภายใต้ บังคับเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นปริมาณที่เป็นตัวชี้วัดผลกระทบต่อร่างกายจากร่างกายอื่นและกระบวนการทางกายภาพต่างๆ

ด้วยความช่วยเหลือของแรง ไม่เพียงแต่การเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศเท่านั้นที่สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ยังรวมถึงการเสียรูปของวัตถุด้วย

การกระทำของแรงใดๆ ในร่างกายเป็นไปตามกฎ 3 ประการของนิวตัน

หน่วยวัดแรงในระบบสากลของหน่วย SI คือ นิวตัน. มันถูกทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษร ชม.

1N เป็นแรงที่กระทำต่อร่างกายที่มีมวล 1 กิโลกรัม วัตถุนี้มีความเร่งเท่ากับ 1 มิลลิวินาที

เครื่องมือที่ใช้วัดแรงคือ ไดนาโมมิเตอร์.

นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่ามีการวัดปริมาณทางกายภาพจำนวนหนึ่งในหน่วยอื่น

ตัวอย่างเช่น:

ความแรงปัจจุบันวัดเป็นแอมป์

ความเข้มของแสงวัดเป็นแคนเดลา

เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์และนักฟิสิกส์ดีเด่น ไอแซก นิวตัน ผู้ทำการวิจัยมากมายเกี่ยวกับธรรมชาติของการมีอยู่ของกระบวนการที่ส่งผลต่อความเร็วของร่างกาย ดังนั้นในทางฟิสิกส์ จึงเป็นธรรมเนียมที่จะต้องวัดแรงใน นิวตัน(1 น).

ในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดเช่น force วัดเป็นนิวตัน พวกเขาให้ชื่อนิวตันเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้มีชื่อเสียงและ นักฟิสิกส์ดีเด่นชื่อไอแซก นิวตัน ในทางฟิสิกส์ มีกฎของนิวตันอยู่ 3 ข้อ หน่วยของแรงเรียกอีกอย่างว่านิวตัน

แรงมีหน่วยเป็นนิวตัน หน่วยของแรงคือ 1 นิวตัน (1 N) ชื่อหน่วยวัดแรงนั้นมาจากชื่อของนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง ชื่อไอแซก นิวตัน เขาสร้างกฎ 3 ข้อของกลศาสตร์คลาสสิก ซึ่งเรียกว่ากฎข้อที่ 1, 2 และ 3 ของนิวตัน ในระบบ SI หน่วยของแรงเรียกว่านิวตัน (N) ละตินแรงแสดงด้วยนิวตัน (N) ก่อนหน้านี้ เมื่อยังไม่มีระบบ SI หน่วยวัดแรงจะเรียกว่าไดน์ (dyne) ซึ่งเกิดจากพาหะของเครื่องมือหนึ่งสำหรับวัดแรง ซึ่งเรียกว่าไดนาโมมิเตอร์

แรงในระบบหน่วยสากล (SI) มีหน่วยเป็นนิวตัน (N) ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน แรงจะเท่ากับผลคูณของมวลร่างกายและความเร่งตามลำดับ นิวตัน (N) \u003d KG x M / C 2 (กิโลกรัมคูณด้วยเมตร หารด้วยสองในสี่เหลี่ยมจัตุรัส)

เราทุกคนล้วนเคยชินกับการใช้คำว่าอำนาจใน ลักษณะเปรียบเทียบผู้ชายพูดได้ แข็งแกร่งกว่าผู้หญิง, รถแทรกเตอร์แข็งแกร่งกว่ารถ , สิงโตแข็งแกร่งกว่าละมั่ง

แรงในฟิสิกส์ถูกกำหนดให้เป็นตัวชี้วัดการเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกายที่เกิดขึ้นเมื่อร่างกายมีปฏิสัมพันธ์ ถ้าแรงเป็นตัววัด และเราสามารถเปรียบเทียบการใช้แรงต่างๆ ได้ มันก็เป็นปริมาณทางกายภาพที่สามารถวัดได้ แรงวัดในหน่วยใด

หน่วยแรง

เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Isaac Newton ผู้ทำการวิจัยอย่างมากเกี่ยวกับธรรมชาติของการดำรงอยู่และการใช้งาน ประเภทต่างๆแรง หน่วยของแรงในฟิสิกส์คือ 1 นิวตัน (1 N) แรง 1 N คืออะไร?ในวิชาฟิสิกส์ เราไม่เพียงแต่เลือกหน่วยวัดเท่านั้น แต่ยังทำข้อตกลงพิเศษกับหน่วยที่ได้รับการรับรองแล้วด้วย

เรารู้จากประสบการณ์และการทดลองว่าถ้าร่างกายหยุดนิ่งและแรงกระทำต่อร่างกาย ร่างกายที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงนี้จะเปลี่ยนความเร็ว ดังนั้น ในการวัดแรง จึงได้เลือกหน่วยที่จะกำหนดลักษณะการเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกาย และอย่าลืมว่ายังมีมวลของร่างกายด้วยเนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าด้วยแรงเดียวกันจะส่งผลต่อ รายการต่างๆจะแตกต่างกัน เราสามารถขว้างลูกบอลได้ไกล แต่ก้อนหินปูถนนจะบินออกไปในระยะทางที่สั้นกว่ามาก นั่นคือเมื่อคำนึงถึงปัจจัยทั้งหมดแล้วเราจึงมานิยามว่ากำลัง 1 N จะถูกนำไปใช้กับร่างกายหากวัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัมภายใต้อิทธิพลของแรงนี้จะเปลี่ยนความเร็ว 1 m / s ใน 1 วินาที

หน่วยแรงโน้มถ่วง

เราสนใจหน่วยของแรงโน้มถ่วงด้วย เนื่องจากเรารู้ว่าโลกดึงดูดวัตถุทั้งหมดบนพื้นผิวของมันเอง จึงมีแรงดึงดูดและสามารถวัดได้ และอีกอย่าง เรารู้ว่าแรงดึงดูดขึ้นอยู่กับมวลของร่างกาย ยิ่งมวลของร่างกายมากเท่าไร โลกก็ยิ่งดึงดูดมันมากขึ้นเท่านั้น ได้มีการทดลองแล้วว่า แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุมวล 102 กรัมคือ 1 นิวตันและ 102 กรัมมีค่าประมาณหนึ่งในสิบของกิโลกรัม และเพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น ถ้าแบ่ง 1 กก. เป็น 9.8 ส่วน เราก็จะได้ประมาณ 102 กรัม

ถ้าแรง 1 นิวตัน กระทำต่อวัตถุที่มีน้ำหนัก 102 กรัม แรง 9.8 นิวตัน จะกระทำต่อวัตถุที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม ความเร่งของการตกอย่างอิสระจะแสดงด้วยตัวอักษร g และ g คือ 9.8 N/kg นี่คือแรงที่กระทำต่อวัตถุมวล 1 กิโลกรัม โดยเร่งความเร็วทุกๆ วินาที 1 เมตร/วินาที ปรากฎว่าร่างกายตกลงมาจาก ระดับความสูง, ในระหว่างการบินจะได้รับความเร็วที่สูงมาก. เหตุใดเกล็ดหิมะและเม็ดฝนจึงตกลงมาอย่างสงบ พวกมันมีมวลน้อยมาก และโลกดึงพวกมันเข้าหาตัวมันเองอย่างอ่อนมาก และแรงต้านอากาศสำหรับพวกมันค่อนข้างสูง ดังนั้นพวกมันจึงบินมายังพื้นโลกด้วยความเร็วไม่สูงมาก ค่อนข้างเร็วเท่าเดิม แต่อุกกาบาตเช่นเมื่อเข้าใกล้โลกจะได้รับมาก ความเร็วสูงและเมื่อลงจอดจะเกิดการระเบิดที่เหมาะสมซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดและมวลของอุกกาบาตตามลำดับ

วันนี้เราจะมาพูดถึงหน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่าง บทความนี้จะเปิดเผยให้ผู้อ่านทราบถึงคุณสมบัติของโฟตอน ซึ่งจะช่วยให้พวกเขาทราบได้ว่าเหตุใดแสงจึงมีความสว่างต่างกัน

อนุภาคหรือคลื่น?

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์รู้สึกงงงวยกับพฤติกรรมของควอนตัมแสง - โฟตอน ด้านหนึ่ง การรบกวนและการเลี้ยวเบนบ่งบอกถึงธรรมชาติของคลื่น ดังนั้นแสงจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความถี่ ความยาวคลื่น และแอมพลิจูด ในทางกลับกัน พวกเขาโน้มน้าวชุมชนวิทยาศาสตร์ว่าโฟตอนถ่ายโอนโมเมนตัมไปยังพื้นผิว สิ่งนี้จะเป็นไปไม่ได้หากอนุภาคไม่มีมวล ดังนั้น นักฟิสิกส์จึงต้องยอมรับว่า การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นทั้งคลื่นและวัตถุที่เป็นวัตถุ

พลังงานโฟตอน

ตามที่ไอน์สไตน์พิสูจน์ มวลคือพลังงาน ความจริงข้อนี้พิสูจน์ให้เห็นถึงดวงอาทิตย์ที่อยู่ตรงกลางของเรา ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์จะเปลี่ยนมวลของก๊าซที่มีการบีบอัดสูงให้เป็นพลังงานบริสุทธิ์ แต่จะกำหนดพลังของรังสีที่ปล่อยออกมาได้อย่างไร? ตัวอย่างเช่น ทำไมในตอนเช้าความเข้มของการส่องสว่างของดวงอาทิตย์จึงต่ำกว่าตอนเที่ยง? ลักษณะที่อธิบายไว้ในย่อหน้าก่อนหน้านี้เชื่อมโยงถึงกันด้วยความสัมพันธ์เฉพาะ และพวกเขาทั้งหมดชี้ไปที่พลังงานที่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพาไป ค่านี้เปลี่ยนแปลงใน ด้านใหญ่ที่:

• ความยาวคลื่นลดลง
• ความถี่ที่เพิ่มขึ้น

พลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

โฟตอนแตกต่างจากอนุภาคอื่นๆ มวลและพลังงานของมันจึงมีอยู่ตราบเท่าที่มันเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ เมื่อชนกับสิ่งกีดขวาง แสงควอนตัมจะเพิ่มขึ้น กำลังภายในหรือให้โมเมนตัมจลนศาสตร์ แต่โฟตอนเองก็หยุดอยู่ การเปลี่ยนแปลงต่างๆ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ทำหน้าที่เป็นอุปสรรค

1. หากอุปสรรคคือ แข็งส่วนใหญ่แล้วแสงจะร้อนขึ้น สถานการณ์ต่อไปนี้ก็เป็นไปได้เช่นกัน: โฟตอนเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนไหว, กระตุ้น ปฏิกิริยาเคมีหรือทำให้อิเลคตรอนตัวใดตัวหนึ่งหลุดออกจากวงโคจรและไปอยู่ในสถานะอื่น (โฟโตอิเล็กทริก)
2. หากสิ่งกีดขวางเป็นโมเลกุลเดี่ยว เช่น จากเมฆก๊าซที่แรรไฟเป็น ลานจากนั้นโฟตอนจะทำให้พันธะทั้งหมดสั่นมากขึ้น
3. หากสิ่งกีดขวางเป็นวัตถุขนาดใหญ่ (เช่น ดาวฤกษ์หรือแม้แต่ดาราจักร) แสงนั้นจะบิดเบี้ยวและเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่ เอฟเฟกต์นี้ขึ้นอยู่กับความสามารถในการ "มอง" ไปในอดีตอันไกลโพ้นของจักรวาล

วิทยาศาสตร์และมนุษยชาติ

ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มักจะดูเหมือนเป็นสิ่งที่เป็นนามธรรม ซึ่งใช้ไม่ได้กับชีวิต สิ่งนี้ยังเกิดขึ้นกับลักษณะของแสงด้วย ถ้า เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับการทดลองหรือวัดการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องรู้ค่าสัมบูรณ์ (เรียกว่า photometric) แนวคิดเหล่านี้มักจะแสดงออกมาในรูปของพลังงานและพลังงาน จำได้ว่ากำลังหมายถึงอัตราการเปลี่ยนแปลงของพลังงานต่อหน่วยเวลาและโดยทั่วไปจะแสดงปริมาณงานที่ระบบสามารถผลิตได้ แต่มนุษย์มีข้อจำกัดในความสามารถในการสัมผัสความเป็นจริง ตัวอย่างเช่น ผิวหนังรู้สึกร้อน แต่ตาไม่เห็นโฟตอน รังสีอินฟราเรด. ปัญหาเดียวกันกับหน่วยความเข้มของการส่องสว่าง: พลังที่รังสีแสดงจริง ๆ นั้นแตกต่างจากพลังที่ดวงตามนุษย์สามารถรับรู้ได้

ความไวสเปกตรัมของดวงตามนุษย์

เราขอเตือนคุณว่าการสนทนาด้านล่างจะเน้นที่ตัวชี้วัดโดยเฉลี่ย ทุกคนแตกต่างกัน บางคนไม่รับรู้สีแต่ละสีเลย (ตาบอดสี) สำหรับคนอื่นวัฒนธรรมของสีไม่ตรงกับที่ยอมรับกันทั่วไป จุดวิทยาศาสตร์วิสัยทัศน์. ตัวอย่างเช่น ญี่ปุ่นไม่แยกแยะระหว่างสีเขียวกับสีน้ำเงิน และอังกฤษ - สีน้ำเงินและสีน้ำเงิน ในภาษาเหล่านี้ สีที่ต่างกันแสดงด้วยคำหนึ่งคำ

หน่วยความเข้มของการส่องสว่างขึ้นอยู่กับความไวของสเปกตรัมของสายตามนุษย์โดยเฉลี่ย แสงกลางวันสูงสุดตกบนโฟตอนที่มีความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าภายใต้แสงแดด บุคคลจะมองเห็นได้ดีที่สุด สีเขียว. การมองเห็นตอนกลางคืนสูงสุดคือโฟตอนที่มีความยาวคลื่น 507 นาโนเมตร ดังนั้นภายใต้ดวงจันทร์ คนจึงมองเห็นวัตถุสีน้ำเงินได้ดีกว่า ในเวลาพลบค่ำ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับแสง ยิ่งดี ยิ่ง "สีเขียว" เป็นสีสูงสุดที่บุคคลรับรู้จะกลายเป็น

โครงสร้างของดวงตามนุษย์

เกือบทุกครั้งเมื่อพูดถึงการมองเห็น เราพูดในสิ่งที่ตาเห็น นี่เป็นข้อความที่ไม่ถูกต้องเพราะสมองรับรู้เป็นอย่างแรก ตาเป็นเพียงเครื่องมือที่สื่อถึงข้อมูลเกี่ยวกับ ฟลักซ์ส่องสว่างไปยังคอมพิวเตอร์หลัก และเช่นเดียวกับเครื่องมืออื่นๆ ระบบการรับรู้สีทั้งหมดก็มีข้อจำกัด

ในเรตินาของมนุษย์มีสอง หลากหลายชนิดเซลล์ - กรวยและแท่ง อดีตมีหน้าที่ในการมองเห็นในเวลากลางวันและรับรู้สีได้ดีขึ้น หลังให้การมองเห็นตอนกลางคืนด้วยไม้ทำให้คนแยกแยะระหว่างแสงและเงา แต่พวกเขาไม่เข้าใจสีได้ดี แท่งไม้ยังไวต่อการเคลื่อนไหวมากกว่า นั่นคือเหตุผลที่ถ้าคนเดินผ่านสวนแสงจันทร์หรือป่าเขาสังเกตเห็นทุก ๆ กิ่งก้านที่แกว่งไปมา ทุกลมหายใจของลม

เหตุผลเชิงวิวัฒนาการสำหรับการแยกกันอยู่นี้ง่ายมาก: เรามีดวงอาทิตย์ดวงเดียว ดวงจันทร์ส่องแสงด้วยแสงสะท้อน ซึ่งหมายความว่าสเปกตรัมของดวงจันทร์ไม่แตกต่างจากสเปกตรัมของแสงที่อยู่ตรงกลางมากนัก ดังนั้น วันนั้นจึงแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนสว่างและส่วนมืด ถ้าผู้คนอาศัยอยู่ในระบบของดาวสองหรือสามดวง วิสัยทัศน์ของเราน่าจะมีองค์ประกอบมากกว่านี้ ซึ่งแต่ละดวงก็ปรับให้เข้ากับสเปกตรัมของหนึ่งดวง

ฉันต้องบอกว่าบนโลกของเรามีสิ่งมีชีวิตที่มีสายตาแตกต่างจากมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ชาวทะเลทรายสามารถตรวจจับแสงอินฟราเรดด้วยตาได้ ปลาบางชนิดสามารถมองเห็นได้ใกล้กับรังสีอัลตราไวโอเลต เนื่องจากรังสีนี้แทรกซึมเข้าไปในคอลัมน์น้ำที่ลึกที่สุด แมวและสุนัขที่เลี้ยงของเรารับรู้สีต่างกัน และสเปกตรัมของพวกมันลดลง: พวกมันปรับให้เข้ากับ chiaroscuro ได้ดีกว่า

แต่ผู้คนล้วนแตกต่างกันดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น ตัวแทนของมนุษยชาติบางคนมองเห็นใกล้แสงอินฟราเรด ไม่ได้หมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้กล้องถ่ายภาพความร้อน แต่สามารถรับรู้เฉดสีที่แดงกว่าปกติเล็กน้อยได้ คนอื่นได้พัฒนาส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม กรณีดังกล่าวได้อธิบายไว้ในภาพยนตร์เรื่อง "Planet Ka-Pax" ตัวเอกอ้างว่ามาจากระบบดาวอื่น จากการตรวจสอบพบว่าเขามีความสามารถในการมองเห็นรังสีอัลตราไวโอเลต

สิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่า Prot เป็นมนุษย์ต่างดาวหรือไม่? เลขที่ บางคนสามารถทำได้ นอกจากนี้รังสีอัลตราไวโอเลตที่อยู่ใกล้ยังอยู่ใกล้กับสเปกตรัมที่มองเห็นอย่างใกล้ชิด ไม่น่าแปลกใจที่บางคนใช้เวลามากกว่านี้ แต่ซูเปอร์แมนไม่ได้มาจากโลกอย่างแน่นอน: สเปกตรัมของรังสีเอกซ์อยู่ไกลเกินกว่าที่มองเห็นได้สำหรับการมองเห็นดังกล่าวที่จะอธิบายจากมุมมองของมนุษย์

หน่วยสัมบูรณ์และสัมพัทธ์สำหรับกำหนดฟลักซ์การส่องสว่าง

ปริมาณอิสระความไวสเปกตรัมที่ระบุฟลักซ์ของแสงใน รู้ทิศทางเรียกว่า "แคนเดลา" ที่มีทัศนคติแบบ "มนุษย์" มากขึ้นก็ออกเสียงแบบเดียวกัน ความแตกต่างอยู่ในการกำหนดทางคณิตศาสตร์ของแนวคิดเหล่านี้เท่านั้น: ค่าสัมบูรณ์มีตัวห้อย "e" ซึ่งสัมพันธ์กับสายตามนุษย์ - "υ" แต่อย่าลืมว่าขนาดของหมวดหมู่เหล่านี้จะแตกต่างกันอย่างมาก สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อแก้ปัญหาจริง

การแจงนับและการเปรียบเทียบค่าสัมบูรณ์และค่าสัมพัทธ์

เพื่อให้เข้าใจถึงพลังของแสงที่วัดได้ จำเป็นต้องเปรียบเทียบค่า "สัมบูรณ์" และ "มนุษย์" ด้านขวาเป็นแนวคิดทางกายภาพล้วนๆ ทางด้านซ้ายเป็นค่าที่พวกเขาเปิดเมื่อผ่านระบบตามนุษย์

1. พลังของรังสีกลายเป็นพลังของแสง แนวคิดมีหน่วยวัดเป็นแคนเดลา
2. ความสว่างของพลังงานเปลี่ยนเป็นความสว่าง ค่าจะแสดงเป็นแคนเดลาต่อตารางเมตร

แน่นอนผู้อ่านเห็นคำที่คุ้นเคยที่นี่ หลายครั้งในชีวิตของพวกเขา ผู้คนพูดว่า: "แดดแรงมาก ไปในร่มกันเถอะ" หรือ "ทำให้จอภาพสว่างขึ้น หนังก็มืดมนและมืดเกินไป" เราหวังว่าบทความนี้จะชี้แจงเล็กน้อยว่าแนวคิดนี้มาจากไหน รวมถึงหน่วยของความเข้มการส่องสว่างที่เรียกว่าอะไร

คุณสมบัติของแนวคิดของ "แคนเดลา"

เราได้กล่าวถึงคำนี้ข้างต้นแล้ว นอกจากนี้เรายังอธิบายว่าทำไมคำเดียวกันถึงเรียกว่าอย่างแน่นอน แนวคิดที่แตกต่างฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับพลัง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า. ดังนั้นหน่วยวัดความเข้มของแสงจึงเรียกว่าแคนเดลา แต่มันเท่ากับอะไร? หนึ่งแคนเดลาคือความเข้มของแสงในทิศทางที่ทราบจากแหล่งกำเนิดซึ่งปล่อยรังสีเอกรงค์อย่างเคร่งครัดด้วยความถี่ 5.4 * 10 14 และแรงพลังงานของแหล่งกำเนิดในทิศทางนี้คือ 1/683 วัตต์ต่อหน่วยมุมทึบ ผู้อ่านสามารถแปลงความถี่เป็นความยาวคลื่นได้อย่างง่ายดาย สูตรนี้ง่ายมาก เราจะแจ้ง: ผลลัพธ์อยู่ในพื้นที่ที่มองเห็นได้

หน่วยวัดความเข้มของแสงเรียกว่า "แคนเดลา" ด้วยเหตุผลบางประการ บรรดาผู้รู้ ภาษาอังกฤษโปรดจำไว้ว่าเทียนเป็นเทียน ก่อนหน้านี้หลายพื้นที่ กิจกรรมของมนุษย์วัดด้วยพารามิเตอร์ทางธรรมชาติ เช่น แรงม้า หน่วยมิลลิเมตรปรอท จึงไม่น่าแปลกใจที่หน่วยวัดความเข้มของแสงคือแคนเดลา เทียนหนึ่งเล่ม มีเพียงแท่งเทียนเท่านั้นที่แปลกประหลาดมาก: ด้วยความยาวคลื่นที่กำหนดอย่างเคร่งครัด และผลิตโฟตอนจำนวนเฉพาะต่อวินาที

หากร่างกายมีอัตราเร่ง แสดงว่ามีบางอย่างเกิดขึ้น แต่จะค้นหา "บางสิ่ง" นี้ได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น แรงชนิดใดที่กระทำต่อร่างกายใกล้กับพื้นผิวโลก นี่คือแรงโน้มถ่วงที่พุ่งลงมาในแนวตั้ง ซึ่งแปรผันตามมวลของร่างกายและสำหรับความสูงที่น้อยกว่ารัศมีของโลก $(\large R)$ มาก ซึ่งแทบไม่ขึ้นกับความสูงเลย มันเท่ากับ

$(\large F = \dfrac (G \cdot m \cdot M)(R^2) = m \cdot g )$

$(\large g = \dfrac (G \cdot M)(R^2) )$

ที่เรียกว่า ความเร่งของแรงโน้มถ่วง. ในแนวนอนร่างกายจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ แต่การเคลื่อนที่ในแนวตั้งตามกฎข้อที่สองของนิวตัน:

$(\large m \cdot g = m \cdot \left (\dfrac (d^2 \cdot x)(d \cdot t^2) \right) )$

หลังจากยกเลิก $(\large m)$ เราจะได้ความเร่งในทิศทางที่ $(\large x)$ เป็นค่าคงที่และเท่ากับ $(\large g)$ นี่คือการเคลื่อนไหวที่รู้จักกันดีของร่างกายที่ตกลงมาอย่างอิสระซึ่งอธิบายโดยสมการ

$(\large v_x = v_0 + g \cdot t)$

$(\large x = x_0 + x_0 \cdot t + \dfrac (1)(2) \cdot g \cdot t^2)$

ความแข็งแรงวัดได้อย่างไร?

ในหนังสือเรียนและหนังสืออัจฉริยะทั้งหมด เป็นเรื่องปกติที่จะแสดงกำลังในนิวตัน แต่ยกเว้นในแบบจำลองที่นักฟิสิกส์ใช้งานด้วย นิวตันจะไม่ถูกใช้ทุกที่ สิ่งนี้ไม่สะดวกอย่างยิ่ง

นิวตัน นิวตัน (N) - หน่วยของแรงที่ได้รับใน ระบบสากลหน่วย (SI)
ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน หน่วยนิวตันถูกกำหนดให้เป็นแรงที่เปลี่ยนความเร็วของวัตถุด้วยมวลหนึ่งกิโลกรัม 1 เมตรต่อวินาทีในหนึ่งวินาทีในทิศทางของแรง

ดังนั้น 1 N \u003d 1 kg m / s²

กิโลกรัมแรง (kgf หรือ kg) - หน่วยเมตริกแรงโน้มถ่วง เท่ากับกำลังซึ่งกระทำต่อวัตถุที่มีมวลหนึ่งกิโลกรัมในสนามโน้มถ่วงของโลก ดังนั้นตามคำนิยาม แรงกิโลกรัมจึงเท่ากับ 9.80665 นิวตัน แรงกิโลกรัมสะดวกเพราะว่าค่าของมันเท่ากับน้ำหนักของวัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม
1 kgf \u003d 9.80665 นิวตัน (ประมาณ ≈ 10 N)
1 N ≈ 0.10197162 kgf ≈ 0.1 kgf

1 นิวตัน = 1 กก. x 1 ม./วินาที2

กฎแรงโน้มถ่วง

ทุกวัตถุในจักรวาลดึงดูดวัตถุอื่น ๆ ด้วยแรงที่แปรผันตามมวลของวัตถุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง

$(\large F = G \cdot \dfrac (m \cdot M)(R^2))$

เสริมได้ว่าวัตถุใดๆ ก็ตามทำปฏิกิริยากับแรงที่กระทำโดยความเร่งในทิศทางของแรงนี้ โดยมีขนาดแปรผกผันกับมวลของวัตถุ

$(\large G)$ คือค่าคงตัวโน้มถ่วง

$(\large M)$ คือมวลของโลก

$(\rใหญ่)$ — รัศมีโลก

$(\large G = 6.67 \cdot (10^(-11)) \left (\dfrac (m^3)(kg \cdot (วินาที)^2) \right) )$

$(\large M = 5.97 \cdot (10^(24)) \left (kg \right) )$

$(\large R = 6.37 \cdot (10^(6)) \left (m \right) )$

ในกรอบของกลศาสตร์คลาสสิก ปฏิสัมพันธ์ความโน้มถ่วงอธิบายโดยกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน ตามแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองมวล $(\large m_1)$ และ $(\large m_2)$ คั่นด้วย ระยะทาง $(\rใหญ่)$ is

$(\large F = -G \cdot \dfrac (m_1 \cdot m_2)(R^2))$

ที่นี่ $(\large G)$ คือค่าคงตัวโน้มถ่วงเท่ากับ $(\large 6.673 \cdot (10^(-11)) m^3 / \left (kg \cdot (sec)^2 \right) )$ เครื่องหมายลบหมายความว่าแรงที่กระทำต่อวัตถุทดสอบมักจะมุ่งตรงไปตามเวกเตอร์รัศมีจากวัตถุทดสอบไปยังแหล่งกำเนิดของสนามโน้มถ่วง กล่าวคือ ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงมักจะนำไปสู่แรงดึงดูดของร่างกาย
สนามแรงโน้มถ่วงมีศักยภาพ ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่จะแนะนำพลังงานศักย์ของแรงดึงดูดของวัตถุคู่หนึ่ง และพลังงานนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากเคลื่อนย้ายวัตถุไปตามรูปร่างที่ปิด ศักยภาพของสนามโน้มถ่วงก่อให้เกิดกฎการอนุรักษ์ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ ซึ่งเมื่อศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุในสนามโน้มถ่วง มักจะทำให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้นอย่างมาก
ในกรอบของกลศาสตร์ของนิวตัน อันตรกิริยาความโน้มถ่วงมีพิสัยไกล ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าวัตถุขนาดใหญ่จะเคลื่อนที่อย่างไร ณ จุดใดในอวกาศ ศักย์โน้มถ่วงและแรงจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุใน ช่วงเวลานี้เวลา.

หนักกว่า - เบากว่า

น้ำหนักของวัตถุ $(\large P)$ แสดงเป็นผลคูณของมวล $(\ large m)$ และความเร่งของแรงโน้มถ่วง $(\ large g)$

$(\large P = m \cdot g)$

เมื่ออยู่บนโลก ร่างกายจะเบาลง (กดลงบนตาชั่งน้อยลง) นี่มาจากการลดลง ฝูง บนดวงจันทร์ ทุกอย่างแตกต่างกัน น้ำหนักที่ลดลงเกิดจากการเปลี่ยนแปลงปัจจัยอื่น - $(\large g)$ เนื่องจากการเร่งแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของดวงจันทร์น้อยกว่าบนโลกถึงหกเท่า

มวลของโลก = $(\large 5.9736 \cdot (10^(24))\ kg )$

มวลดวงจันทร์ = $(\large 7.3477 \cdot (10^(22))\ kg )$

ความเร่งโน้มถ่วงบนโลก = $(\large 9.81\ m / c^2 )$

ความเร่งโน้มถ่วงบนดวงจันทร์ = $(\large 1.62 \ m / c^2 )$

เป็นผลให้ผลิตภัณฑ์ $(\large m \cdot g )$ และด้วยเหตุนี้น้ำหนักจึงลดลงเป็น 6 เท่า

แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดปรากฏการณ์ทั้งสองนี้ด้วยนิพจน์เดียวกันว่า "ทำให้ง่ายขึ้น" บนดวงจันทร์ ร่างกายไม่ได้เบาลง แต่จะตกลงมาอย่างรวดเร็วน้อยลง "ล้มน้อยลง")))

ปริมาณเวกเตอร์และสเกลาร์

ปริมาณเวกเตอร์ (เช่น แรงที่กระทำต่อวัตถุ) นอกเหนือจากค่า (โมดูลัส) ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยทิศทางของมันด้วย ปริมาณสเกลาร์ (เช่น ความยาว) ถูกกำหนดโดยค่าเท่านั้น กฎกลศาสตร์แบบคลาสสิกทั้งหมดได้รับการกำหนดสูตรสำหรับปริมาณเวกเตอร์

รูปที่ 1

ในรูป 1 รูป ตัวเลือกต่างๆตำแหน่งของเวกเตอร์ $( \large \overrightarrow(F))$ และการคาดการณ์ $( \large F_x)$ และ $( \large F_y)$ บนแกน $( \large X)$ and $( \large Y) $ ตามลำดับ:

• ก.ปริมาณ $( \large F_x)$ และ $( \large F_y)$ ไม่ใช่ศูนย์และเป็นค่าบวก
• ข.ปริมาณ $( \large F_x)$ และ $( \large F_y)$ ไม่ใช่ศูนย์ ในขณะที่ $(\large F_y)$ เป็นค่าบวก และ $(\large F_x)$ เป็นค่าลบ เนื่องจาก เวกเตอร์ $(\large \overrightarrow(F))$ ถูกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของแกน $(\large X)$
• ค.$(\large F_y)$ เป็นค่าบวกที่ไม่ใช่ศูนย์ $(\large F_x)$ เท่ากับศูนย์เพราะ เวกเตอร์ $(\large \overrightarrow(F))$ ตั้งฉากกับแกน $(\large X)$

ช่วงเวลาแห่งพลัง

โมเมนต์แห่งพลัง เรียกว่าผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์รัศมีซึ่งดึงจากแกนหมุนไปยังจุดที่ใช้แรงโดยเวกเตอร์ของแรงนี้ เหล่านั้น. ตาม ความหมายคลาสสิกโมเมนต์ของแรงคือปริมาณเวกเตอร์ ภายในกรอบงานของเรา คำจำกัดความนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้ดังต่อไปนี้: โมเมนต์ของแรง $(\large \overrightarrow(F))$ ที่ใช้กับจุดที่มีพิกัด $(\large x_F)$ สัมพันธ์กับแกนที่อยู่ ณ จุดนั้น $(\large x_0 )$ เป็นค่าสเกลาร์เท่ากับผลคูณของโมดูลัสของแรง $(\large \overrightarrow(F))$ และแขนของแรง — $(\large \left | x_F - x_0 \right |)$. และเครื่องหมายนี้ ค่าสเกลาร์ขึ้นอยู่กับทิศทางของแรง: ถ้ามันหมุนวัตถุตามเข็มนาฬิกา เครื่องหมายจะเป็นบวก ถ้ามันตรงข้าม ให้ลบ

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเราเลือกแกนได้ตามอำเภอใจ - หากร่างกายไม่หมุน ผลรวมของโมเมนต์ของแรงรอบแกนใดๆ จะเป็นศูนย์ หมายเหตุสำคัญประการที่สองคือ ถ้าแรงถูกนำไปใช้กับจุดที่แกนผ่านไป โมเมนต์ของแรงนี้สัมพันธ์กับแกนนี้ ศูนย์(เนื่องจากแขนของแรงจะเป็นศูนย์)

มาอธิบายข้างต้นด้วยตัวอย่างในรูปที่ 2 สมมุติว่าระบบที่แสดงในรูปที่ 2 อยู่ในสมดุล พิจารณาการสนับสนุนที่วางโหลดไว้ กองกำลังสามกองกำลังกระทำต่อมัน: $(\large \overrightarrow(N_1),\ \overrightarrow(N_2),\ \overrightarrow(N),)$ จุดที่ใช้กองกำลังเหล่านี้ แต่, ที่และ กับตามลำดับ รูปยังมีแรง $(\large \overrightarrow(N_(1)^(gr)),\ \overrightarrow(N_2^(gr)))$ แรงเหล่านี้ใช้กับโหลดและตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน

$(\large \overrightarrow(N_(1)) = - \overrightarrow(N_(1)^(gr)))$

$(\large \overrightarrow(N_(2)) = - \overrightarrow(N_(2)^(gr)))$

พิจารณาเงื่อนไขความเท่าเทียมกันของโมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อแนวรับ สัมพันธ์กับแกนที่เคลื่อนผ่านจุด แต่(และตามที่ตกลงกันไว้ก่อนหน้านี้ ตั้งฉากกับระนาบของร่าง):

$(\large N \cdot l_1 - N_2 \cdot \left (l_1 +l_2 \right) = 0)$

โปรดทราบว่าโมเมนต์ของแรง $(\large \overrightarrow(N_1))$ ไม่รวมอยู่ในสมการ เนื่องจากแขนของแรงนี้สัมพันธ์กับแกนที่พิจารณาจะเท่ากับ $(\large 0)$ ถ้าด้วยเหตุผลบางอย่างเราต้องการเลือกแกนที่ผ่านจุดนั้น กับจากนั้นเงื่อนไขความเท่าเทียมกันของโมเมนต์ของแรงจะมีลักษณะดังนี้:

$(\large N_1 \cdot l_1 - N_2 \cdot l_2 = 0)$

สามารถแสดงให้เห็นว่า จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ สมการสองสมการสุดท้ายมีค่าเท่ากัน

จุดศูนย์ถ่วง

จุดศูนย์ถ่วง ของระบบกลไกคือจุดที่สัมพันธ์กับโมเมนต์แรงโน้มถ่วงทั้งหมดที่กระทำต่อระบบมีค่าเท่ากับศูนย์

ศูนย์กลางของมวล

จุดศูนย์กลางของจุดมวลมีความโดดเด่นตรงที่ว่าถ้าแรงจำนวนมากกระทำต่ออนุภาคที่ก่อตัวในร่างกาย (ไม่ว่าจะเป็นของแข็งหรือของเหลว กระจุกดาวหรืออย่างอื่น) (หมายถึงแรงภายนอกเท่านั้น เนื่องจากทั้งหมด กองกำลังภายในชดเชยซึ่งกันและกัน) จากนั้นแรงที่ได้จะเร่งจุดนี้ราวกับว่ามันบรรจุมวลทั้งหมดของร่างกาย $(\large m)$

ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางมวลถูกกำหนดโดยสมการ:

$(\large R_(c.m.) = \frac(\sum m_i\, r_i)(\sum m_i))$

นี่คือสมการเวกเตอร์ นั่นคือ อันที่จริงสามสมการ หนึ่งสมการสำหรับสามทิศทางแต่ละอัน แต่ให้พิจารณาเฉพาะทิศทาง $(\large x)$ ความเท่าเทียมกันต่อไปนี้หมายความว่าอย่างไร

$(\large X_(c.m.) = \frac(\sum m_i\, x_i)(\sum m_i))$

สมมุติว่าร่างถูกแบ่งเป็นชิ้นเล็ก ๆ ที่มีมวลเท่ากัน $(\large m)$ และมวลรวมของร่างกายจะเท่ากับจำนวนชิ้นดังกล่าว $(\large N)$ คูณด้วยมวลของหนึ่งชิ้น เช่น 1 กรัม จากนั้นสมการนี้หมายความว่าคุณต้องนำพิกัด $(\large x)$ ของชิ้นส่วนทั้งหมด มารวมกันแล้วหารผลลัพธ์ด้วยจำนวนชิ้นส่วน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้ามวลของชิ้นส่วนเท่ากัน $(\large X_(c.m.))$ จะเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของพิกัด $(\large x)$ ของทุกชิ้น

มวลและความหนาแน่น

มวลเป็นปริมาณทางกายภาพพื้นฐาน มวล แสดงถึงคุณสมบัติหลายประการของร่างกายในคราวเดียวและมีคุณสมบัติที่สำคัญหลายประการในตัวมันเอง

• มวลเป็นหน่วยวัดของสารที่มีอยู่ในร่างกาย
• มวลเป็นตัววัดความเฉื่อยของร่างกาย ความเฉื่อยเป็นสมบัติของร่างกายที่จะคงความเร็วไว้ไม่เปลี่ยนแปลง (in ระบบเฉื่อยอ้างอิง) เมื่อไม่มีอิทธิพลภายนอกหรือชดเชยซึ่งกันและกัน เมื่อได้รับอิทธิพลจากภายนอก ความเฉื่อยของร่างกายก็ปรากฏอยู่ในความจริงที่ว่าความเร็วของมันไม่เปลี่ยนแปลงในทันที แต่จะค่อยๆ และยิ่งช้าลง ความเฉื่อย (เช่น มวล) ของร่างกายก็จะยิ่งมากขึ้น ตัวอย่างเช่น หากลูกบิลเลียดและรถบัสเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันและถูกเบรกด้วยแรงเท่ากัน ลูกบอลจะหยุดนิ่งน้อยกว่าเวลาที่รถบัสหยุด
• มวลของร่างกายเป็นสาเหตุของแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน (ดูหัวข้อ "แรงโน้มถ่วง")
• มวลของร่างกายเท่ากับผลรวมของมวลของชิ้นส่วนต่างๆ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการเติมแต่งมวล การเติมสารทำให้สามารถใช้มาตรฐาน 1 กก. ในการวัดมวลได้
• มวลของระบบที่แยกออกมาไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา (กฎการอนุรักษ์มวล)
• มวลของร่างกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ มวลไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อย้ายจากกรอบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีกกรอบหนึ่ง
• ความหนาแน่นของร่างกายที่เป็นเนื้อเดียวกันคืออัตราส่วนของมวลของร่างกายต่อปริมาตร:

$(\large p = \dfrac (m)(V) )$

ความหนาแน่นไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเรขาคณิตของร่างกาย (รูปร่าง ปริมาตร) และเป็นลักษณะของสสารของร่างกาย ความหนาแน่น สารต่างๆนำเสนอในตารางอ้างอิง ขอแนะนำให้จำความหนาแน่นของน้ำ: 1000 กก./ลบ.ม.

กฎข้อที่สองและสามของนิวตัน

ปฏิสัมพันธ์ของร่างกายสามารถอธิบายได้โดยใช้แนวคิดเรื่องกำลัง แรงคือปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งเป็นตัววัดผลกระทบของวัตถุหนึ่งต่ออีกวัตถุหนึ่ง
เนื่องจากเป็นเวกเตอร์ แรงจึงถูกกำหนดโดยโมดูลัส (ค่าสัมบูรณ์) และทิศทางในอวกาศ นอกจากนี้ จุดที่ใช้แรงก็มีความสำคัญ: แรงเท่ากันในขนาดและทิศทางที่กระทำใน จุดต่างๆร่างกายสามารถมีผลต่างกัน ดังนั้น หากคุณดึงขอบล้อจักรยานแล้วดึงเข้าหาขอบล้ออย่างสัมผัส ล้อจะเริ่มหมุน หากคุณลากไปตามรัศมี จะไม่มีการหมุน

กฎข้อที่สองของนิวตัน

ผลคูณของมวลกายและเวกเตอร์ความเร่งเป็นผลของแรงทั้งหมดที่ใช้กับร่างกาย:

$(\large m \cdot \overrightarrow(a) = \overrightarrow(F) )$

กฎข้อที่สองของนิวตันเกี่ยวข้องกับเวกเตอร์ความเร่งและแรง ซึ่งหมายความว่าคำยืนยันต่อไปนี้เป็นจริง

1. $(\large m \cdot a = F)$ โดยที่ $(\large a)$ คือโมดูลัสความเร่ง $(\large F)$ คือโมดูลัสของแรงลัพธ์
2. เวกเตอร์ความเร่งมีทิศทางเดียวกับเวกเตอร์แรงลัพธ์ เนื่องจากมวลของร่างกายเป็นบวก

กฎข้อที่สามของนิวตัน

วัตถุสองชิ้นกระทำต่อกันด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม แรงเหล่านี้มีลักษณะทางกายภาพเหมือนกันและมุ่งตรงไปตามเส้นตรงที่เชื่อมกับจุดใช้งาน

หลักการทับซ้อน

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าถ้าวัตถุอื่นๆ หลายตัวกระทำกับวัตถุที่กำหนด แรงที่สอดคล้องกันก็รวมกันเป็นเวกเตอร์ หลักการของการซ้อนทับนั้นถูกต้องแม่นยำยิ่งขึ้น
หลักการทับซ้อนของแรง ให้แรงกระทำต่อร่างกาย$(\large \overrightarrow(F_1), \overrightarrow(F_2),\ \ldots \overrightarrow(F_n))$ หากเราแทนที่ด้วยแรงเดียว$(\large \overrightarrow(F) = \overrightarrow(F_1) + \overrightarrow(F_2) \ldots + \overrightarrow(F_n))$ แล้วเอฟเฟกต์จะไม่เปลี่ยนแปลง
แรง $(\large \overrightarrow(F))$ ถูกเรียก ผลลัพธ์บังคับ $(\large \overrightarrow(F_1), \overrightarrow(F_2),\ \ldots \overrightarrow(F_n))$ หรือ ผลลัพธ์ด้วยกำลัง

ขนส่งสินค้าหรือผู้ให้บริการ? ความลับสามประการและการขนส่งสินค้าระหว่างประเทศ

ผู้ส่งหรือผู้ให้บริการ: อันไหนให้เลือก? หากผู้ขนส่งดีและผู้ส่งต่อไม่ดีก็ให้ส่งอันแรก หากผู้ให้บริการไม่ดีและผู้ส่งต่อนั้นดีคนที่สอง ทางเลือกดังกล่าวเป็นเรื่องง่าย แต่จะตัดสินใจอย่างไรเมื่อผู้สมัครทั้งสองคนดี? วิธีการเลือกจากสองตัวเลือกที่ดูเหมือนเท่าเทียมกัน? ปัญหาคือตัวเลือกเหล่านี้ไม่เท่ากัน

เรื่องสยองของการคมนาคมระหว่างประเทศ

ระหว่างค้อนกับทั่ง

ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะอยู่ระหว่างลูกค้าด้านการขนส่งและเจ้าของสินค้าที่ประหยัดอย่างมีเล่ห์เหลี่ยม วันหนึ่งเราได้รับคำสั่ง ค่าขนส่งสำหรับสาม kopecks, เงื่อนไขเพิ่มเติมสองแผ่นเรียกว่า .... โหลดวันพุธ รถเข้าประจำที่แล้วในวันอังคาร และช่วงพักเที่ยงของวันถัดไป โกดังจะเริ่มขนของทุกอย่างที่ผู้ส่งของคุณรวบรวมไว้สำหรับลูกค้า-ผู้รับเข้าไปในรถพ่วง

สถานบันเทิง - PTO KOZLOVICHI

ตามตำนานและประสบการณ์ ทุกคนที่ขนส่งสินค้าจากยุโรปทางถนนรู้วิธี สถานที่น่ากลัวคือ PTO Kozlovichi ศุลกากรเบรสต์ สิ่งที่ทำให้เจ้าหน้าที่ศุลกากรเบลารุสโกลาหลวุ่นวาย พวกเขาพบข้อผิดพลาดในทุกวิถีทางที่เป็นไปได้และฉีกขาดในราคาที่สูงเกินไป และมันก็เป็นความจริง แต่ไม่ทั้งหมด...

เราขนส่งนมแห้งได้อย่างไรในช่วงปีใหม่

การโหลดกลุ่มที่คลังสินค้ารวมในประเทศเยอรมนี หนึ่งในสินค้าคือนมผงจากอิตาลีซึ่งได้รับคำสั่งจาก Forwarder .... ตัวอย่างคลาสสิกของงานของผู้ส่ง - "เครื่องส่ง" (เขาไม่ได้เจาะลึกอะไรเลยเขาผ่านโซ่เท่านั้น ).

เอกสารสำหรับการขนส่งระหว่างประเทศ

การขนส่งสินค้าทางถนนระหว่างประเทศมีการจัดการที่ดีและเป็นระบบราชการซึ่งเป็นผลมาจากการดำเนินการระหว่างประเทศ การขนส่งทางถนนโหลดเอกสารรวมจำนวนมากถูกใช้ ไม่สำคัญว่าจะเป็นผู้ให้บริการทางศุลกากรหรือแบบธรรมดา เขาจะไม่ไปโดยไม่มีเอกสาร แม้ว่าจะไม่น่าตื่นเต้นมากนัก แต่เราได้พยายามเพียงแค่ระบุวัตถุประสงค์ของเอกสารเหล่านี้และความหมายที่เอกสารเหล่านี้มีอยู่ ได้ยกตัวอย่างการกรอก TIR, CMR, T1, EX1, Invoice, Packing List...

การคำนวณภาระเพลาสำหรับรถบรรทุก

วัตถุประสงค์ - เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการกระจายน้ำหนักบนเพลาของรถแทรกเตอร์และรถกึ่งพ่วงเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งของสินค้าในรถกึ่งพ่วง และการนำความรู้นี้ไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ

ในระบบที่เรากำลังพิจารณา มี 3 อ็อบเจ็กต์: รถแทรกเตอร์ $(T)$ รถกึ่งพ่วง $(\large ((p.p.)))$ และสินค้า $(\large (gr))$ ตัวแปรทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับแต่ละอ็อบเจ็กต์เหล่านี้จะถูกแทนที่ด้วย $T$, $(\large (p.p.))$ และ $(\large (gr))$ ตามลำดับ ตัวอย่างเช่น น้ำหนักบรรทุกเปล่าของรถแทรกเตอร์จะแสดงเป็น $m^(T)$

ทำไมไม่กินเห็ด ศุลกากรหายใจออกด้วยความเศร้า

เกิดอะไรขึ้นในตลาดการขนส่งทางถนนระหว่างประเทศ? กรมศุลกากรแห่งสหพันธรัฐรัสเซียได้สั่งห้ามการออก TIR Carnets โดยไม่มีการรับประกันเพิ่มเติมสำหรับหลาย ๆ แห่ง เขตของรัฐบาลกลาง. และเธอแจ้งว่าตั้งแต่วันที่ 1 ธันวาคมของปีนี้เธอจะบอกเลิกสัญญากับ IRU โดยสิ้นเชิงเนื่องจากไม่เป็นไปตามข้อกำหนด สหภาพศุลกากรและทำการเรียกร้องทางการเงินที่ไม่ใช่เด็ก
IRU ตอบกลับ:“ คำอธิบายของกรมศุลกากรแห่งสหพันธรัฐรัสเซียเกี่ยวกับหนี้ที่ถูกกล่าวหาของ ASMAP ในจำนวน 20 พันล้านรูเบิลเป็นการประดิษฐ์ที่สมบูรณ์เนื่องจากการเรียกร้อง TIR เก่าทั้งหมดได้รับการตัดสินอย่างสมบูรณ์ ..... เราทำอะไรง่าย ๆ ผู้ให้บริการคิดว่า?

Stowage Factor น้ำหนักและปริมาตรของสินค้าเมื่อคำนวณต้นทุนการขนส่ง

การคำนวณต้นทุนการขนส่งขึ้นอยู่กับน้ำหนักและปริมาตรของสินค้า สำหรับการขนส่งทางทะเล ปริมาณส่วนใหญ่มักจะชี้ขาด สำหรับการขนส่งทางอากาศ มันคือน้ำหนัก สำหรับการขนส่งสินค้าทางถนน ตัวบ่งชี้ที่ซับซ้อนมีบทบาทสำคัญ พารามิเตอร์ใดสำหรับการคำนวณจะถูกเลือกในกรณีเฉพาะขึ้นอยู่กับ แรงดึงดูดเฉพาะสินค้า (ปัจจัยการจัดเก็บ) .