Что такое поле сил

СИЛОВОЕ ПОЛЕ

— часть пространства (ограниченная или неограниченная),в каждой точке к-рой на помещённую туда материальную частицу действуетопределённая по численной величине и направлению сила, зависящая толькоот координат х, у, z этой точки. Такое С. п. наз. стационарным;если сила поля зависит и от времени, то С. п. наз. нестационарным; еслисила во всех точках С. п. имеет одно и то же значение, т. е. не зависитни от координат, ни от времени, С. п. наз. однородным.

Стационарное С. п. может быть задано ур-ниями

Если существует такая ф-ция U(x, у,z), называемая силовой ф-цией,

Полезное

Смотреть что такое «СИЛОВОЕ ПОЛЕ» в других словарях:

Силовое поле — Силовое поле многозначный термин, употребляемый в следующих значениях: Силовое поле (физика) векторное поле сил в физике; Силовое поле (научная фантастика) некий невидимый барьер, основная функция которого защита некоторой … Википедия

СИЛОВОЕ ПОЛЕ — часть пространства, в каждой точке которого на помещенную туда частицу действует определенная по величине и направлению сила, зависящая от координат этой точки, а иногда и от времени. В первом случае силовое поле называют стационарным, а во… … Большой Энциклопедический словарь

силовое поле — Область пространства, в которой на помещенную туда материальную точку действует сила, зависящая от координат этой точки в рассматриваемой системе отсчета и от времени. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 102. Теоретическая механика. Академия… … Справочник технического переводчика

силовое поле — часть пространства, в каждой точке которого на помещённую туда частицу действует определённая по величине и направлению сила, зависящая от координат этой точки, а иногда и от времени. В первом случае силовое поле называют стационарным, а во… … Энциклопедический словарь

силовое поле — jėgų laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vektorinis laukas, kurio bet kuriame taške esančią dalelę veikia tik nuo taško padėties priklausančios jėgos (nuostovusis jėgų laukas) arba nuo taško padėties ir laiko… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

силовое поле — jėgų laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. force field vok. Kraftfeld, n rus. поле сил, n; силовое поле, n pranc. champ de forces, m … Fizikos terminų žodynas

СИЛОВОЕ ПОЛЕ — В физике, этому термину может быть дано точное определение, в психологии оно используется, как правило, метафорически и обычно относится к любому или ко всем влияниям на поведение. Он обычно используется довольно холистически – силовое поле… … Толковый словарь по психологии

Силовое поле — часть пространства (ограниченная или неограниченная), в каждой точке которой на помещенную туда материальную частицу действует определённая по величине и направлению сила, зависящая или только от координат x, у, z этой точки, или же от… … Большая советская энциклопедия

СИЛОВОЕ ПОЛЕ — часть пространства, в каждой точке к рого на помещённую туда частицу действует определённая по величине и направлению сила, зависящая от координат этой точки, а иногда и от времени. В первом случае С. п. наз. стационарным, а во втором… … Естествознание. Энциклопедический словарь

силовое поле — Область пространства, в которой на помещённую туда материальную точку действует сила, зависящая от координат этой точки в рассматриваемой системе отсчёта и от времени … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Савельев И.В. Курс общей физики, том I

Загрузить всю книгу

Титульный лист

Главная редакция физико-математической литературы

Механика, колебания и волны,

КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ, ТОМ I

Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысли физических законов и на сознательное применение их. Несмотря на сравнительно небольшой объем, книга представляет собой серьезное руководство, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.

Предисловие к четвертому изданию

При подготовке к настоящему изданию книга была значительно переработана. Написаны заново (полностью или частично) параграфы 7, 17, 18, 22, 27, 33, 36, 37, 40, 43, 68, 88. Существенные добавления или изменения сделаны в параграфах 2, 11, 81, 89, 104, 113.

Ранее, при подготовке ко второму и третьему изданиям были написаны заново параграфы 14, 73, 75. Существенные изменения или добавления были внесены в параграфы 109, 114, 133, 143.

Таким образом, по сравнению с первым изданием облик первого тома заметно изменился. Эти изменения отражают методический опыт, накопленный автором последние десять лет преподавания обшей физики в Московском инженерно-физическом институте.

Ноябрь 1969 г. И. Савельев

Из предисловия к четвертому изданию

Предлагаемая вниманию читателей книга представляет собой первый том учебного пособия по курсу общей физики для втузов. Автор в течение ряда лет преподавал общую физику в Московском инженерно-физическом институте. Естественно поэтому, что пособие он писал имея в виду прежде всего студентов инженерно-физических специальностей втузов.

При написании книги автор стремился познакомить учащихся с основными идеями и методами физической науки, научить их физически мыслить. Поэтому книга не является по своему характеру энциклопедичной, содержание в основном посвящено тому, чтобы разъяснить смысл физических законов и научить сознательно применять их. Не осведомленности читателя по максимально широкому кругу вопросов, а глубоких знаний фундаментальным основам физической пауки — вот что стремился добиться автор.

Источник

Силовые поля. Возможны ли они в реальности?

Силовые поля — обычное явление в мирах научной фантастики. И, как правило, их природа остается без какого-либо объяснения. Большинство произведений такого рода обычно не раскрывает природу подобных технологий…

**Что такое силовые поля?**

Идея достаточно проста: силовое поле — это тонкий барьер из энергии или частиц, который способен блокировать проникновение через него твердой материи. Обычно это какие-нибудь ракеты, пули, мечи, комары или даже радиация. Силовые поля в основном используются как защитные системы. В случае опасности они появляются над защищаемыми городами, препятствую проникновению в них опасных лазеров или снарядов тяжелой артиллерии.

Однако на самом деле их можно использовать и по другому. Представьте себе совершенно новые фантастические пейзажи, созданные с помощью этой технологии. Силовые поля могли бы применяться не только в войнах и космических путешествиях. Из них можно было бы строить целые города.

Физик Митио Каку в своей книге «Физика невозможного» пишет, что силовые поля когда-нибудь заменят обычные строительные материалы, такие как кирпич и сталь. Использование подобных технологий позволит гораздо дешевле и быстрее строить дороги, мосты и города. И строить их в самых сложных местах. Поскольку силовые поля могут действовать как барьер от внешнего мира, можно было бы строить дома в местах, столь же безжалостных как, например, океанские глубины.

Представьте себе футуристический город, окруженный любопытными морскими обитателями, ошалело наблюдающими за тем, как живут в огромном подводном пузыре люди😉.

Все не просто

Без всякого преувеличения можно сказать, что изобретение подобной технологии произведет настоящую революцию.

Однако на самом деле здесь все не так просто.

Плазма как щит от пришельцев

Хорошо, какие же есть еще варианты? Давайте обратимся к состояниям материи. Наиболее известные из них это твердое, жидкое и газообразное. Однако, как бы это странно не звучало, это не самые распространенные состояния материи во Вселенной. Плазма является еще одним состоянием материи. И именно она наиболее распространена в космосе. Более 99% вещества во Вселенной — это плазма. В этом состоянии электроны не связаны с атомами. А это означает, что плазменный газ может проводить электричество. И подвергаться влиянию магнитных полей. Эти магнитные поля, в теории, могут превратить плазму в тонкие защитные сферы из научно-фантастических романов. Если мы создадим плазму, нагревая такой газ, как аргон, она будет светиться фантастическим электрическим синим цветом…

Да. Для создания силовых полей нужно использовать плазму. Нагретая до высокой температуры она легко испарит предметы, с которыми соприкасается. И не только. У ученых есть доказательства того, что плазма также может останавливать и излучение. Именно она защищает Землю в ионосфере атмосферы нашей планеты.

Создание реального силового поля будет зависеть от достижений в различных областях науки. Нам нужны новые технологии, в том числе в области фотохроматики, которая будет фильтровать высокоэнергетическое излучение. Фотохроматика позволит силовому полю блокировать входящие лазерные лучи с вражеской стороны. Ну на тот случай, если враждебные пришельцы прилетят захватывать Землю.

Нужно подождать

Когда же у человечества появится столь продвинутая и, несомненно, очень ценная технология? По разным оценкам — не раньше, чем через несколько десятилетий. Как раз такое время нам понадобится, что бы начать всерьез осваивать ближайшие к нам миры Солнечной системы.

Силовые поля станут основной технологией будущих преобразований и научного прогресса. Они раздвинут границы нашей науки. Ведь это намного больше, чем просто купол, под которым можно спрятаться во время нападения. Подобные знания дадут нам материал, из которого можно будет простроить сказочную жизнь в пустыне. Или даже в Воркуте.

Основная ценность силовых полей состоит в том, что они смогут защитить нас от разрушительной войны. И позволят осваивать даже самые экстремальные уголки космоса…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Потенциальное поле сил

Если сила в каждой точке силового поля не зависит от времени, то такое поле называют стационарным. Ясно, что силовое поле, стационарное в одной системе отсчета, в другой системе может оказаться и нестационарным. В стационарном силовом поле сила зависит только от положения части

Если это условие не выполняется, то силовое поле не является потенциальным, а силы поля называют неконсервативными (сила трения). Покажем, что в потенциальном поле работа сил поля на любом замкнутом пути равна нулю. Действительно, любой замкнутый путь (рис. 5.5) можно разбить произвольно на две части: 1а2 и 2b1. Так как поле

Рис. 5.5. Работа в потенциальном поле сил

потенциально, то, по условию С другой стороны, очевидно, что Поэтому

что и требовалось доказать.

Наоборот, если работа сил поля на любом замкнутом пути равна нулю, то и работа этих сил на пути между произвольными точками 1 и 2 от формы пути не зависит, т. е. поле потенциально. Для доказательства выберем два произвольных пути: 1а2 и 1b2 (рис. 5.5). Составим из них замкнутый путь 1a2b1. Работа на этом замкнутом пути по условию равна нулю, т. е. Отсюда Но , поэтому

Введем понятие потенциальной энергии частицы в поле. То, что работа сил потенциального поля зависит только от начального и конечного положений частицы, дает возможность ввести чрезвычайно важное понятие потенциальной энергии.

Представим себе, что мы перемещаем частицу в потенциальном поле сил из разных точек P в фиксированную точку O. Так как работа сил поля не зависит от формы пути, то остается зависимость ее только от положения точки P (при фиксированной точке O ). А это значит, что данная работа будет некоторой функцией радиус-вектора r точки P.

Обозначив эту функцию , запишем

(5.9)

Функцию называют потенциальной энергией частицы в данном поле.

Ранее было показано, что при перемещении частицы из одной точки потенциального поля в другую работа, которую производят силы поля, может быть представлена как убыль потенциальной энергии частицы, т. е. Это относится и к элементарному перемещению или

(5.14)

Учитывая, что , где — элементарный путь, перепишем уравнение (5.14) в форме

где — это убыль потенциальной энергии в направлении перемещения . Отсюда

(5.15)

Перемещение мы можем взять в любом направлении, в частности вдоль координатных осей х, у, z. Если перемещение , например, параллельно оси х, то его можно представить так: где орт оси приращение координаты. x. Тогда paбота силы на перемещении , параллельном оси x,

где проекция вектора на орт а не на перемещение , как в случае

Подставив последнее выражение в уравнение (5.14), получим

где символ частной производной означает, что потенциальная энергия при дифференцировании должна рассматриваться как функция одного аргумента х, остальные же аргументы должны оставаться при этом постоянными. Ясно, что для проекций и уравнения будут аналогичны уравнению для .

Итак, взяв с обратными знаками частные производные функции U по х, у и z, мы найдем проекции и вектора на орты . Отсюда легко найти и сам вектор: или

Величину, стоящую в скобках, называют градиентом (полным дифференциалом) скалярной функции U и обозначают или Мы будем пользоваться вторым, более удобным, обозначением, где значок «набла» означает символический векторный оператор

Т.о., сила, действующая на точку со стороны силового поля, выража-

ется через градиент потенциальной энергии точки в этом поле, взятый

с обратным знаком. Т.е. сила оказывается направленной в сторону наи-

быстрейшего убывания потенциальной энергии.

7.Нормировка потенциальной энергии.

Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации (координат) тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии. В этом случае говорят, что энергия нормирована на значение А ₀ в поверхности земли.

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

— средняя мощность

— мгновенная мощность

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

M — момент силы, — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).

2. Энергия системы материальных точек.

Кинетическая энергия системы.

Кинетической энергией системы называется скалярная величина Т, равная арифметической сумме кинетических энергий всех точек системы

Кинетическая энергия является характеристикой и поступательного и вращательного движения системы, поэтому теоремой об изменении кинетической энергии особенно часто пользуются при решении задач.

Если система состоит из нескольких тел, то ее кинетическая энергия равна, очевидно, сумме кинетических энергий этих тел:

Кинетическая энергия – скалярная и всегда положительная величина.

Найдем формулы для вычисления кинетической энергии тела в разных случаях движения.

1. Поступательное движение.

В этом случае все точки тела движутся с одинаковыми скоростями, равными скорости движения центра масс. То есть, для любой точки

или

Таким образом, кинетическая энергия тела при поступательном движении равна половине произведения массы тела на квадрат скорости центра масс. От направления движения значение Т не зависит.

2. Вращательное движение. Если тело вращается вокруг какой-нибудь оси Оz (см. рис.46), то скорость любой его точки , где — расстояние точки от оси вращения, а w- угловая скорость тела. Подставляя это значение и вынося общие множители за скобку, получим:

Величина, стоящая в скобке, представляет собою момент инерции тела относительно оси z. Таким образом, окончательно найдем:

т. е. кинетическая энергия тела при вращательном движении равна половине произведения момента инерции тела относительно оси вращения на квадрат его угловой скорости. От направления вращения значение Т не зависит.

При вращении тела вокруг неподвижной точки кинетическая энергия определяется как (рис.47)

где I_x, I_y, I_z – моменты инерции тела относительно главных осей инерции x₁, y₁, z₁ в неподвижной точке О ; , _, – проекции вектора мгновенной угловой скорости на эти оси.

Источник