Содержание

Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 3. Силы в механике

§ 27. Силы в природе

В главе 2 мы ввели понятие силы как количественной меры действия одного тела на другое. В этой главе мы рассмотрим, какие силы рассматриваются в механике, чем определяются их значения.

Много ли видов сил существует в природе?

Перечислите известные вам силы. Какую природу они имеют — гравитационную или электромагнитную?

На первый взгляд кажется, что мы взялись за непосильную и неразрешимую задачу: тел на Земле и вне её бесконечное множество. Они взаимодействуют по-разному. Так, например, камень падает на Землю; электровоз тянет поезд; нога футболиста ударяет по мячу; потёртая о мех эбонитовая палочка притягивает лёгкие бумажки, магнит притягивает железные опилки; проводник с током поворачивает стрелку компаса; взаимодействуют Луна и Земля, а вместе они взаимодействуют с Солнцем; взаимодействуют звёзды и звёздные системы, луч света отражается от зеркала и т. д. Подобным примерам нет конца. Похоже, что в природе существует бесконечное множество взаимодействий (сил)? Оказывается, нет!

Четыре типа сил. В безграничных просторах Вселенной, на нашей планете, в любом веществе, в живых организмах, в атомах, в атомных ядрах и в мире элементарных частиц мы встречаемся с проявлением всего лишь четырёх типов сил: гравитационных, электромагнитных, сильных (ядерных) и слабых.

Важно Гравитационные силы, или силы всемирного тяготения, действуют между всеми телами, имеющими массу, — все тела притягиваются друг к другу.

Но это притяжение существенно обычно лишь тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих тел так же велико, как Земля или Луна. Иначе эти силы столь малы, что ими можно пренебречь.

Предположите, в каких случаях гравитационная сила может изменить траекторию движения Земли.

Важно Электромагнитные силы действуют между частицами, имеющими электрические заряды.

Сфера их действия особенно обширна и разнообразна. В атомах, молекулах, твёрдых, жидких и газообразных телах, живых организмах именно электромагнитные силы являются главными. Такие, казалось бы, чисто механические силы, как силы трения и упругости, имеют электромагнитную природу. Велика их роль в атомах.

Попробуйте, зная, что все тела состоят из молекул, объяснить, почему силы упругости и трения имеют электромагнитную природу.

Важно Ядерные силы действуют между частицами в атомных ядрах и определяют свойства ядер.

Область действия ядерных сил очень ограничена. Они заметны только внутри атомных ядер (т. е. на расстояниях порядка 10^-15 м). Уже на расстояниях между частицами порядка 10^-13 м (в тысячу раз меньших размеров атома — 10^-10 м) они не проявляются совсем.

Расскажите одноклассникам, что вам известно о ядерных силах. Замечаете ли вы в быту проявление действия ядерных сил?

Важно Слабые взаимодействия вызывают взаимные превращения элементарных частиц, определяют радиоактивный распад ядер, реакции термоядерного синтеза.

Они проявляются на ещё меньших расстояниях, порядка 10^-17 м.

Ядерные силы — самые мощные в природе. Если интенсивность ядерных сил принять за единицу, то интенсивность электромагнитных сил составит 10^-2, гравитационных — 10-40, слабых взаимодействий — 10^-16.

Сильные (ядерные) и слабые взаимодействия проявляются на таких малых расстояниях, когда законы механики Ньютона, а с ними вместе и понятие механической силы теряют смысл.

Интенсивность сильного и слабого взаимодействий измеряется в единицах энергии (в электрон-вольтах), а не единицах силы, и потому применение к ним термина «сила» объясняется многовековой традицией все явления в окружающем мире объяснять действием характерных для каждого явления «сил».

В механике мы будем рассматривать только гравитационные и электромагнитные взаимодействия.

Силы в механике. В механике обычно имеют дело с тремя видами сил — силами тяготения, силами упругости и силами трения.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа. Гравитационные, электромагнитные, ядерные, слабые силы

Вопросы к параграфу

1. Силы какой природы рассматриваются в механике?

2. Назовите типы взаимодействий, существующих в природе.

3. Какие результаты взаимодействия тел мы наблюдаем?

4. Что такое интенсивность взаимодействия?