ปฏิสัมพันธ์ของนักฟิสิกส์ร่างกาย แรงอ่อนและกัมมันตภาพรังสี

ปฏิสัมพันธ์ (ในวิชาฟิสิกส์) ปฏิสัมพันธ์ในวิชาฟิสิกส์อิทธิพลของวัตถุหรืออนุภาคที่มีต่อกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสถานะการเคลื่อนที่ ในกลศาสตร์ของนิวตัน การกระทำร่วมกันของวัตถุที่มีต่อกันนั้นมีลักษณะเชิงปริมาณด้วยแรง มากกว่า ลักษณะทั่วไป V. คือพลังงานศักย์ ในขั้นต้น แนวคิดนี้ก่อตั้งขึ้นในฟิสิกส์ว่าการสั่นสะเทือนระหว่างวัตถุสามารถเกิดขึ้นได้โดยตรงผ่านพื้นที่ว่าง ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องใด ๆ ในการส่งผ่านการสั่นสะเทือน ในกรณีนี้การส่งสัญญาณของ V. จะเกิดขึ้นทันที ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าการเคลื่อนที่ของโลกควรนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงที่กระทำบนดวงจันทร์ทันที นี่คือแนวคิดที่เรียกว่าการกระทำระยะไกล อย่างไรก็ตาม แนวคิดเหล่านี้ถูกละทิ้งไปเนื่องจากไม่เป็นความจริงหลังจากการค้นพบและการศึกษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นทันที และการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในแรงที่กระทำต่ออนุภาคอื่น ไม่ใช่ในขณะเดียวกัน แต่หลังจากผ่านระยะเวลาอันจำกัดเท่านั้น ในช่องว่างระหว่างอนุภาค มีกระบวนการบางอย่างเกิดขึ้นซึ่งแพร่กระจายด้วยความเร็วจำกัด ดังนั้นจึงมี "ตัวกลาง" ที่ทำการสื่อสารระหว่างอนุภาคที่มีประจุ ตัวกลางนี้เรียกว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าแต่ละอนุภาคจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งผลต่ออนุภาคอื่นๆ ความเร็วการแพร่กระจายของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเท่ากับความเร็วแสงในสุญญากาศ: ~ 300,000 กม./วินาที แนวคิดใหม่เกิดขึ้น - แนวคิดของการกระทำระยะสั้นซึ่งจากนั้นขยายไปยังคลื่นอื่น ๆ ตามแนวคิดนี้คลื่นระหว่างวัตถุจะถูกส่งผ่านบางสาขาที่กระจายอย่างต่อเนื่องในอวกาศ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงสากลจึงเกิดขึ้นจากสนามโน้มถ่วง

หลังจากการถือกำเนิดของทฤษฎีสนามควอนตัม แนวคิดของ V. เปลี่ยนไปอย่างมาก ตามทฤษฎีนี้ สนามใดๆ จะประกอบด้วยอนุภาค ซึ่งเป็นควอนต้าของสนามนี้ แต่ละฟิลด์มีอนุภาคของตัวเอง ตัวอย่างเช่น ควอนต้าของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคือโฟตอน อนุภาคที่มีประจุจะปล่อยและดูดซับโฟตอนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าล้อมรอบพวกมัน การสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในทฤษฎีสนามควอนตัมเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคด้วยโฟตอน กล่าวคือ โฟตอนเป็นพาหะของการสั่นสะเทือนนี้ ในทำนองเดียวกัน การสั่นสะเทือนประเภทอื่นเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคด้วยควอนตัมของสนามที่สอดคล้องกัน (ดู . ทฤษฎีสนามควอนตัม).

แม้จะมีอิทธิพลของร่างกายต่อกันหลากหลาย (ขึ้นอยู่กับ V. ที่แต่งขึ้น) อนุภาคมูลฐาน) ตามข้อมูลสมัยใหม่ โดยธรรมชาติแล้ว คลื่นพื้นฐานมีอยู่สี่ประเภทเท่านั้น เหล่านี้คือ (ตามลำดับความเข้มของคลื่นที่เพิ่มขึ้น): คลื่นความโน้มถ่วง (ดู แรงโน้มถ่วง), ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ(รับผิดชอบต่อการสลายตัวของอนุภาคมูลฐาน) ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า, ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง(โดยเฉพาะอย่างยิ่งให้การเชื่อมต่อของอนุภาคใน นิวเคลียสของอะตอม: แรงนิวเคลียร์เกิดขึ้นเนื่องจากการที่โปรตอนและนิวตรอนแลกเปลี่ยนอนุภาคของสนามนิวเคลียร์ - ไพ มีซอน). ความเข้มของคลื่นถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่าค่าคงที่คัปปลิ้ง (โดยเฉพาะ สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าคงที่คัปปลิ้งคือประจุไฟฟ้า)

ทันสมัย ทฤษฎีควอนตัมแม่เหล็กไฟฟ้า V. อธิบายทุกสิ่งที่รู้จักได้อย่างสมบูรณ์แบบ ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า. ยังไม่มีการสร้างทฤษฎีเชิงปริมาณของคลื่นแรงและคลื่นอ่อน ในการสั่นสะเทือนของแรงโน้มถ่วงตามปกติของวัตถุ ผลกระทบของควอนตัมถือว่าไม่สำคัญ

นอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้าตามรายการแล้ว ในระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคที่เหมือนกัน (ซึ่งตามหลักการข้อใดข้อหนึ่ง กลศาสตร์ควอนตัม ‒ อัตลักษณ์กับหลักการไม่สามารถแยกความแตกต่างได้) แรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีแรงจำเพาะปรากฏขึ้น โดยไม่ขึ้นกับค่าคงที่ของคัปปลิ้ง ดังนั้น อนุภาคที่มีจำนวนเต็มครึ่ง หมุนสัมผัสกับการขับไล่ที่มีประสิทธิภาพ (ตาม หลักการของเปาลี) และอนุภาคที่มีจำนวนเต็มหมุนกลับมีแรงดึงดูดที่มีประสิทธิภาพ (ดู ฟิสิกส์เชิงสถิติมาตราสถิติควอนตัม) คลื่นที่ไม่มีแรงเหล่านี้ยังสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของคลื่นแรงระหว่างอนุภาคได้ (ดู แลกเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์).

วรรณกรรมแปล: Grigoriev V.I. , Myakishev G.Ya., Forces in Nature, ฉบับที่ 3, M. , 1969

G. Ya. Myakishev

ใหญ่ สารานุกรมโซเวียต. - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

ดูว่า "ปฏิสัมพันธ์ (ในฟิสิกส์)" คืออะไรในพจนานุกรมอื่น:

ปฏิสัมพันธ์เป็นหนึ่งในหมวดหมู่ปรัชญาหลักที่สะท้อนถึงกระบวนการของอิทธิพลของวัตถุต่าง ๆ ซึ่งกันและกันเงื่อนไขร่วมกันและการเปลี่ยนแปลงของสถานะหรือการเปลี่ยนแปลงร่วมกันตลอดจนการสร้างวัตถุหนึ่งต่ออีกวัตถุหนึ่ง ใน.… …

ในวิชาฟิสิกส์อิทธิพลของร่างกายต่อกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาวะการเคลื่อนที่ ในกลศาสตร์ของนิวตัน การกระทำร่วมกันของวัตถุที่มีต่อกันนั้นมีลักษณะเชิงปริมาณด้วยแรง ลักษณะทั่วไปของ V. yavl ศักยภาพ พลังงาน. เบื้องต้น...... สารานุกรมทางกายภาพ

I Interaction เป็นหนึ่งในหมวดหมู่ทางปรัชญาหลักที่สะท้อนถึงกระบวนการมีอิทธิพลของวัตถุต่าง ๆ ต่อกันเงื่อนไขร่วมกันและการเปลี่ยนแปลงสถานะหรือการเปลี่ยนแปลงร่วมกันตลอดจนการสร้างวัตถุหนึ่งต่ออีกวัตถุหนึ่ง ใน.… … สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ปฏิสัมพันธ์- INTERACTION เป็นหมวดหมู่ทางปรัชญาที่สะท้อนถึงกระบวนการของอิทธิพลของวัตถุที่มีต่อกัน เงื่อนไขร่วมกันของพวกมัน และการสร้างวัตถุหนึ่งต่ออีกวัตถุหนึ่ง ข. รูปแบบการเคลื่อนไหวและการพัฒนาที่เป็นสากล กำหนดความมีอยู่ และ... ... สารานุกรมญาณวิทยาและปรัชญาวิทยาศาสตร์

ในฟิสิกส์อนุภาค ปฏิสัมพันธ์ของ Yukawa ซึ่งตั้งชื่อตาม Hideki Yukawa คือปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามสเกลาร์และสนาม Dirac: (สเกลาร์) หรือ (pseudoscalar) ปฏิสัมพันธ์ของ Yukawa สามารถใช้เพื่ออธิบายนิวเคลียร์ที่รุนแรง... ... Wikipedia

ปัญหาที่ซับซ้อนเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของวัตถุจำนวนมากนั้นค่อนข้างกว้างขวาง และเป็นหนึ่งในส่วนพื้นฐานของกลศาสตร์ซึ่งยังห่างไกลจากการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ ภายในกรอบแนวคิดของนิวตัน ปัญหาแบ่งออกเป็น: ชุดของปัญหาการชนกันของสองคนขึ้นไป... ... Wikipedia

ในวิชาฟิสิกส์ ปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับโฟนันส์ (ปริมาณการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายคริสตัล) สาเหตุของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและโฟนอนคือการเปลี่ยนแปลง สนามไฟฟ้าเนื่องจากการเสียรูปของโครงตาข่าย เรียกว่าศักยภาพในการเปลี่ยนรูป.... ... Wikipedia

ปฏิสัมพันธ์ของระบบของอนุภาคที่มีประจุในระยะห่างมากจากกัน โดยมีเงื่อนไขว่าประจุไฟฟ้าทั้งหมดของแต่ละระบบและโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้ามีค่าเท่ากับศูนย์ หากประจุไฟฟ้าหรือไดโพลโมเมนต์ของระบบ...... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

แรงอ่อนหรือแรงนิวเคลียร์อ่อน เป็นหนึ่งในสี่แรงพื้นฐานในธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความรับผิดชอบต่อการสลายตัวของเบต้าของนิวเคลียส การโต้ตอบนี้เรียกว่าการโต้ตอบแบบอ่อน เนื่องจากอีกสองการโต้ตอบอื่น ๆ ... Wikipedia

แรงโน้มถ่วง (ความโน้มถ่วงสากล, ความโน้มถ่วง) (จากภาษาละติน Gravitas “แรงโน้มถ่วง”) เป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานระยะยาวในธรรมชาติ ซึ่งวัตถุทั้งหมดต้องอยู่ภายใต้ ตามข้อมูลสมัยใหม่ มันเป็นปฏิสัมพันธ์สากลในนั้น... ... Wikipedia

หนังสือ

• ปฏิสัมพันธ์ของรังสีกับอะตอมและอนุภาคนาโน: หนังสือเรียน, Astapenko Valery Aleksandrovich หนังสือเล่มนี้อุทิศให้กับการนำเสนอฟิสิกส์อย่างเป็นระบบและวิธีการอธิบายกระบวนการพื้นฐานพื้นฐานที่เกิดขึ้นระหว่างอันตรกิริยาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากับอะตอม โมเลกุล และ...

ดันกำแพง. ตอนนี้ออกไปดันกำแพงแรงๆ บางสิ่งบางอย่างเกิดขึ้นได้อย่างไร? แทบจะไม่. จากนั้นดันกำแพงไม่เพียงแต่แรง แต่ด้วยสุดกำลังของคุณ ครั้งนี้เกิดอะไรขึ้น? ด้วยกำแพง - ไม่น่าเป็นไปได้ แต่คุณน่าจะบินออกไปจากกำแพงเป็นระยะทางหนึ่ง ยังไงล่ะ?

ท้ายที่สุดแล้วคุณเป็นคนผลักกำแพง แต่กลับกลายเป็นว่ามันคือกำแพงที่ผลักคุณ อีกตัวอย่างหนึ่งคือบิลเลียด เมื่อเราตีลูกบอลด้วยไม้คิวแล้วตีอีกลูกหนึ่ง บอลลูกที่สองจะเริ่มเคลื่อนที่ แต่ลูกแรกก็บินไปในทิศทางตรงกันข้ามหรือไปด้านข้างด้วย ตัวอย่างที่สามคือค้อน เมื่อตอกตะปูด้วยค้อน ตะปูไม่เพียงแต่จะตอกเข้ากับผนังเท่านั้น แต่ค้อนยังเด้งกลับและสามารถกระแทกช่างผู้โชคร้ายที่หน้าผากได้อีกด้วย ในตัวอย่างทั้งหมดนี้ เรากระทำกับกายหนึ่งต่ออีกกายหนึ่ง แต่กลับกลายเป็นว่าอีกกายหนึ่งก็กระทำต่อกายแรกด้วย ในวิชาฟิสิกส์ การกระทำของวัตถุสองชิ้นต่อกันเรียกว่าปฏิสัมพันธ์

ปฏิสัมพันธ์ของร่างกายในวิชาฟิสิกส์

เมื่อร่างกายทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กัน ร่างกายทั้งสองจะรู้สึกถึงผลลัพธ์เสมอกล่าวคือ ในภาษาง่ายๆทุกครั้งที่ทำอะไรย่อมได้รับผลตอบแทนเสมอ เด็กผู้ชายที่ดุร้ายทุกคนอาจรู้ดีว่าในระหว่างการต่อสู้ไม่เพียง แต่ใบหน้าของคู่ต่อสู้เท่านั้นที่ต้องทนทุกข์ทรมาน แต่หมัดของตัวเองก็อาจได้รับความเสียหายสาหัสเช่นกัน นั่นคือในขณะที่คนพาลคนหนึ่งโจมตีจมูกของคนพาลอีกคนด้วยหมัดของเขา แต่จมูกในเวลานี้โจมตีหมัดเพื่อตอบโต้ อย่างไรก็ตามจมูกต้องทนทุกข์ทรมานมากกว่ามาก ทุกอย่างชัดเจนด้วยจมูก - มันนุ่มกว่าและได้รับความเสียหายมากกว่า แต่ทำไมลูกบอลถึงบินออกไปได้แรงกว่ามากเมื่อโดนไม้คิวซึ่งเป็นไม้คิวของใครในเวลาเดียวกัน? นั่นคือคิวไม่บินและเราไปด้วยห่างจากโต๊ะหลายเมตรเหรอ? และนี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่า ร่างกายมีความเฉื่อยมากขึ้นและเฉื่อยน้อยกว่า

ประเภทของปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกายและการวัดปฏิสัมพันธ์

วัตถุที่เปลี่ยนความเร็วช้าลงในระหว่างการโต้ตอบ กล่าวกันว่ามีความเฉื่อยมากกว่าและมีมวลมากกว่า และเราเรียกวัตถุที่เปลี่ยนความเร็วเร็วขึ้น เฉื่อยน้อยลง และเราบอกว่าวัตถุนั้นมีมวลน้อยกว่า นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเราไม่บินหนีจากโต๊ะเมื่อเราตีลูกด้วยไม้คิว และในทางกลับกัน เราบินหนีออกจากกำแพงเมื่อเราพยายามดันกำแพง และด้วยเหตุนี้ บ้านทั้งหลังที่มันติดอยู่ . มวลของเราและคิวนั้นมากกว่ามวลลูกบิลเลียดมาก แต่ในขณะเดียวกันก็น้อยกว่ามวลของบ้านมากแม้ว่าเราจะใส่ภรรยาลูกสามคนเบเกิลพวงและแมวก็ตาม ไหล่ของเรา

มีการอภิปรายความคุ้นเคยกับปฏิสัมพันธ์ของร่างกายในหลักสูตรฟิสิกส์เกรด 7

การวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกายคือแรงปฏิกิริยามี 4 ประเภทที่ไม่สามารถลดซึ่งกันและกันได้: แรงโน้มถ่วง, แม่เหล็กไฟฟ้า, แรงและอ่อน แต่หัวข้อนี้จะกล่าวถึงโดยละเอียดในหลักสูตรชั้นประถมศึกษาปีที่ 10

การเคลื่อนไหวทางกลคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกายในอวกาศเมื่อเวลาผ่านไปโดยสัมพันธ์กับวัตถุอื่น
หน้าที่ของกลศาสตร์คือการเปิดเผยรูปแบบร่วมของการเคลื่อนไหวทุกรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นการเคลื่อนที่ของดวงดาว กาแล็กซี สิ่งมีชีวิต (ปลา นก สัตว์ คน) เครื่องจักรที่มนุษย์สร้างขึ้น อนุภาคฝุ่น การไหลของน้ำและลม ฯลฯ .
การจำแนกประเภทที่ง่ายที่สุดสามารถเคลื่อนไหวได้ตามรูปทรงของวิถี
วิถีคือเส้นที่ร่างกายเคลื่อนที่ไป
ตามการแบ่งเส้นตรงและเส้นโค้ง การเคลื่อนไหวจะแบ่งออกเป็นเส้นตรงและเส้นโค้ง
ถ้าเราวัดความยาวของวิถี เราก็จะได้เส้นทาง เหล่านั้น. เส้นทางคือความยาวของวิถีที่ร่างกายเคลื่อนที่ไป
การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นในอวกาศและเวลา ดังนั้นเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวจึงจำเป็นต้องวัดเส้นทางที่ร่างกายเดินทางและเวลาที่เส้นทางนี้เดินทาง
ร่างกายสามารถเคลื่อนไหวได้สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ ความแตกต่างระหว่างการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอคืออะไร? และสิ่งใดที่สังเกตได้บ่อยที่สุด?
เหตุการณ์ที่พบบ่อยที่สุดคือการเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ ร่างเกือบทั้งหมดเคลื่อนไหวในลักษณะนี้ คือช่วงที่ร่างกายเริ่มเคลื่อนไหวเร็วก่อน แล้วค่อย ๆ หยุดไปเลยก็ได้ กล่าวคือ การเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอคือการเคลื่อนไหวที่ร่างกายเดินทางไปในเส้นทางที่แตกต่างกันในช่วงเวลาที่เท่ากัน หากร่างกายเดินทางไปในเส้นทางเดียวกันในช่วงเวลาเท่ากัน การเคลื่อนไหวดังกล่าวเรียกว่าสม่ำเสมอ ยอมรับว่าการเคลื่อนไหวดังกล่าวพบได้น้อย ลองยกตัวอย่างดูครับ คิดถึงกันบ้างไหม!?
แนวคิดเรื่องความเร็วนั้น “อยู่ในสายตาและอยู่บนริมฝีปากของทุกคน” และทุกอย่างดูชัดเจน แต่ทุกอย่างชัดเจนมากเหรอ?
ให้พวกเขาบอกคุณว่าความเร็วของรถคือ 60 กม./ชม. ตัวเลขนี้หมายถึงอะไรกันแน่? รถวิ่งได้ 60 กม. ทุก ๆ ชั่วโมงพอดีเหรอ? แทบจะไม่. มีช่วงที่รถครอบคลุมระยะทางมากหรือน้อยในหนึ่งชั่วโมง โดยเฉลี่ย 60 กม.? แต่โดยทั่วไปรถสามารถขับได้ไม่ถึงหนึ่งชั่วโมงและเดินทางได้ไม่ถึง 60 กม.
อย่างที่คุณเห็นแนวคิดที่เรียบง่ายและธรรมดานี้ไม่ง่ายนัก
เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้น เราจำเป็นต้องให้คำจำกัดความความเร็วที่เข้มงวด ซึ่งเราจะทำ
ค่าเท่ากับอัตราส่วนของเส้นทางทั้งหมดต่อเวลาการเคลื่อนไหวของร่างกายเรียกว่า ความเร็วเฉลี่ยการเคลื่อนไหว ( โวลต์ โดย =s/t)
เป็นแนวคิดนี้ที่ใช้บ่อยที่สุด แต่คำว่า "เฉลี่ย" ถูกละเว้นและไร้ประโยชน์เนื่องจากคำเหล่านี้กำหนดข้อ จำกัด ที่สำคัญในการใช้แนวคิดนี้
หากการเคลื่อนไหวมีความสม่ำเสมอ เราก็พูดถึงความเร็ว และสูตรก็เกือบจะเหมือนกัน: v=s/t. ความเร็วของร่างกายที่ การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ- นี่คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของเส้นทางต่อเวลาที่เส้นทางนี้ครอบคลุม
คงไม่ผิดที่จะพูดถึงว่าความเร็วเป็นปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์
ปริมาณเวกเตอร์คือปริมาณที่มีทิศทาง นอกเหนือจากค่าของมันแล้ว ปริมาณดังกล่าวกำหนดด้วยตัวอักษรที่มีลูกศรอยู่ด้านบน
และปริมาณที่มีเพียงค่าตัวเลขเรียกว่าสเกลาร์

หากคุณอ่านเกี่ยวกับปรากฏการณ์ความเฉื่อย คุณควรเข้าใจว่าความเร็วของร่างกายจะเปลี่ยนแปลงก็ต่อเมื่อมีวัตถุอื่นกระทำกับมันเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน ความเร็วของร่างที่สองก็เปลี่ยนไปเช่นกัน พยายามดันน้ำแข็งจากเพื่อนที่ยืนอยู่ข้างคุณ คุณจะสังเกตเห็นว่าสหายของคุณก็เริ่มเคลื่อนไหวเช่นกัน ร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กัน ไม่มีสิ่งที่เรียกว่าการกระทำฝ่ายเดียว

ปฏิสัมพันธ์ของร่างกายประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อร่างกาย (หรือระบบต่างๆ ของร่างกาย) เข้ามาใกล้ ลักษณะของพฤติกรรมก็จะเปลี่ยนไป เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นไปในลักษณะซึ่งกันและกัน พวกเขาจึงกล่าวว่าร่างกาย มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน . เมื่อเคลื่อนย้ายวัตถุออกจากกันในระยะทางที่ไกลมาก (จนถึงระยะอนันต์) ปฏิสัมพันธ์ที่ทราบทั้งหมดในปัจจุบันจะหายไป

กาลิเลโอเป็นคนแรกที่ให้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับคำถามที่ว่าลักษณะการเคลื่อนที่เป็นแบบใด ฟรี (เช่น วัตถุที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์กัน) ตรงกันข้ามกับความคิดเห็นที่มีอยู่ในขณะนั้นว่าวัตถุอิสระ "มุ่งมั่น" สู่สภาวะพักผ่อน () เขาแย้งว่าในกรณีที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์ร่างกายจะอยู่ในสภาพของการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ (
) รวมถึงสันติภาพเป็นกรณีพิเศษ

ระบบอ้างอิงเฉื่อยภายในกรอบของแนวทางทางคณิตศาสตร์อย่างเป็นทางการที่ใช้ในจลนศาสตร์ ข้อความของกาลิเลโอดูไร้ความหมาย เนื่องจากการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอในระบบอ้างอิงระบบหนึ่งอาจกลายเป็นความเร่งในระบบอ้างอิงอีกระบบหนึ่ง ซึ่ง "ไม่เลวร้ายยิ่งกว่าเดิม" การมีอยู่ของอันตรกิริยาช่วยให้เราสามารถระบุระบบอ้างอิงประเภทพิเศษที่วัตถุอิสระเคลื่อนที่โดยไม่มีความเร่ง (ในระบบเหล่านี้ กฎธรรมชาติส่วนใหญ่มีรูปแบบที่ง่ายที่สุด) ระบบดังกล่าวเรียกว่า เฉื่อย

ระบบเฉื่อยทั้งหมดมีค่าเท่ากันในระบบใดระบบหนึ่งกฎของกลศาสตร์ก็แสดงออกมาในลักษณะเดียวกัน คุณสมบัตินี้ยังถูกตั้งข้อสังเกตโดยกาลิเลโอในสูตรของเขา หลักสัมพัทธภาพ: n และโดยประสบการณ์ทางกลใดๆ ในที่ปิด (เช่น ไม่ได้ติดต่อสื่อสารกับ นอกโลก) เป็นไปไม่ได้ที่ระบบอ้างอิงจะตัดสินได้ว่าระบบนั้นอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอหรือไม่ระบบอ้างอิงใดๆ ที่เคลื่อนที่สม่ำเสมอสัมพันธ์กับระบบเฉื่อยก็ถือเป็นระบบเฉื่อยเช่นกัน

มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างระบบอ้างอิงเฉื่อยและไม่เฉื่อย: ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ในระบบปิดสามารถสร้างข้อเท็จจริงของการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งของระบบหลัง "โดยไม่ต้องมองออกไปข้างนอก" (ตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องบินเร่งความเร็ว ผู้โดยสารรู้สึกว่าตนถูก “กด” ลงบนที่นั่ง) จะแสดงในภายหลังว่าในระบบไม่เฉื่อย เรขาคณิตของปริภูมิจะยุติการเป็นแบบยุคลิด

กฎของนิวตันเป็นพื้นฐานของกลศาสตร์คลาสสิกโดยหลักการแล้วกฎการเคลื่อนที่ทั้งสามที่กำหนดโดย I. Newton ทำให้สามารถแก้ไขได้ ภารกิจหลักของช่างกล , เช่น. ใช้ตำแหน่งเริ่มต้นและความเร็วของร่างกายที่ทราบ เพื่อกำหนดตำแหน่งและความเร็วของมันในช่วงเวลาใดก็ได้

กฎข้อแรกของนิวตัน สมมุติฐานการมีอยู่ของกรอบอ้างอิงเฉื่อย

กฎข้อที่สองของนิวตัน ระบุว่า ในระบบเฉื่อย ความเร่งของร่างกายจะเป็นสัดส่วนกับความเร่งความแข็งแกร่ง ซึ่งเป็นปริมาณทางกายภาพที่เป็นการวัดเชิงปริมาณของการโต้ตอบ ขนาดของแรงที่แสดงถึงปฏิสัมพันธ์ของร่างกายสามารถกำหนดได้เช่นโดยการเสียรูปของตัวยืดหยุ่นที่นำเข้าสู่ระบบเพิ่มเติมเพื่อให้การโต้ตอบกับมันชดเชยค่าเดิมอย่างสมบูรณ์ เรียกว่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนระหว่างแรงและความเร่ง น้ำหนักตัว :

(1) ฉ=ม ก

ภายใต้อิทธิพลของแรงที่เท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากกว่าจะได้รับความเร่งที่น้อยลง เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กัน วัตถุขนาดใหญ่จะเปลี่ยนความเร็วให้น้อยลง “พยายามรักษาการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติด้วยความเฉื่อย” บางครั้งก็บอกว่ามวลคือ การวัดความเฉื่อยของร่างกาย (รูปที่ 4_1)

คุณสมบัติคลาสสิกของมวลประกอบด้วย 1) ค่าบวก (วัตถุได้รับความเร่งในทิศทางของแรงที่ใช้) 2) ค่าบวก (มวลของร่างกายเท่ากับผลรวมของมวลของส่วนต่างๆ ของมัน) 3) ความเป็นอิสระของมวลจาก ธรรมชาติของการเคลื่อนไหว (เช่น จากความเร็ว)

กฎข้อที่สาม ระบุว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุทั้งสองได้รับแรง และแรงเหล่านี้มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม

ประเภทของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานความพยายามที่จะจำแนกการโต้ตอบนำไปสู่แนวคิดในการระบุชุดขั้นต่ำ ปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน ด้วยความช่วยเหลือซึ่งสามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ทั้งหมด เมื่อวิทยาศาสตร์ธรรมชาติพัฒนาขึ้น ชุดนี้ก็เปลี่ยนไป ในระหว่างการวิจัยเชิงทดลองมีการค้นพบปรากฏการณ์ทางธรรมชาติใหม่ ๆ เป็นระยะ ๆ ซึ่งไม่สอดคล้องกับชุดพื้นฐานที่ยอมรับซึ่งนำไปสู่การขยายตัว (เช่นการค้นพบโครงสร้างของนิวเคลียสจำเป็นต้องมีการแนะนำ กองกำลังนิวเคลียร์). ความเข้าใจทางทฤษฎี ซึ่งโดยทั่วไปมุ่งหมายที่จะอธิบายความหลากหลายที่สังเกตได้ที่เป็นหนึ่งเดียวและประหยัดที่สุด ได้นำไปสู่ ​​"การรวมกันที่ยิ่งใหญ่" ของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ดูเหมือนจะแตกต่างอย่างสิ้นเชิงซ้ำแล้วซ้ำเล่า (นิวตันตระหนักว่าการล่มสลายของแอปเปิ้ลและการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เป็นปัจจัย ผลของการรวมตัวกันของปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงไอน์สไตน์ได้สร้างธรรมชาติที่เป็นหนึ่งเดียวของปฏิกิริยาทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก Butlerov ข้องแวะข้อเรียกร้องเกี่ยวกับธรรมชาติที่แตกต่างกันของสารอินทรีย์และอนินทรีย์)

ปัจจุบันยอมรับชุดการโต้ตอบพื้นฐานสี่ประเภท:แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า นิวเคลียร์แบบแรงและแบบอ่อน. ข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมดที่ทราบในปัจจุบันสามารถลดลงเหลือเพียงการซ้อนทับของข้อมูลที่อยู่ในรายการได้

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วง เกิดจากการมีมวลในร่างกายและเป็นเซตที่อ่อนแอที่สุดในบรรดาเซตพื้นฐาน พวกมันครองอยู่ในระยะห่างระดับจักรวาล (ในโลกขนาดใหญ่)

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากคุณสมบัติเฉพาะของอนุภาคมูลฐานจำนวนหนึ่งที่เรียกว่าประจุไฟฟ้า พวกมันมีบทบาทสำคัญในมาโครและโลกจุลภาคในระยะทางที่เกินขนาดลักษณะเฉพาะของนิวเคลียสของอะตอม

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนิวเคลียร์และปรากฏเฉพาะในระยะห่างที่เทียบได้กับขนาดของนิวเคลียส ซึ่งคำอธิบายแบบคลาสสิกไม่สามารถนำมาใช้ได้อย่างชัดเจน

ในปัจจุบันนี้จะมีการอภิปรายเกี่ยวกับ สนามพลังชีวภาพ ด้วยความช่วยเหลือในการ "อธิบาย" ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับวัตถุทางชีวภาพที่ไม่ได้สร้างความน่าเชื่อถือมากนักจากการทดลอง การคำนึงถึงแนวคิดเรื่องสนามพลังชีวภาพอย่างจริงจังนั้นขึ้นอยู่กับความหมายเฉพาะ ฝังอยู่ในคำนี้ หากใช้แนวคิดของสนามพลังชีวภาพเพื่ออธิบายปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุทางชีววิทยา ลดลงเหลือเพียงสี่ปัจจัยพื้นฐาน วิธีการนี้ไม่ก่อให้เกิดการคัดค้านขั้นพื้นฐาน แม้ว่าการแนะนำแนวคิดใหม่เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ "เก่า" จะขัดแย้งกับแนวโน้มที่ยอมรับโดยทั่วไปในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ เพื่อลดคำอธิบายทางทฤษฎี หากเข้าใจว่าสนามพลังชีวภาพนั้นเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานรูปแบบใหม่ซึ่งแสดงออกมาในระดับมหภาค (ความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ซึ่งนิรนัยเห็นได้ชัดว่าไม่มีจุดหมายที่จะปฏิเสธ) ดังนั้นข้อสรุปที่กว้างขวางดังกล่าวจำเป็นต้องมีเหตุผลทางทฤษฎีและการทดลองที่จริงจังมาก สร้างขึ้นด้วยภาษาและวิธีการของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีการนำเสนอ

กฎของนิวตันและภารกิจหลักของกลศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาหลักของกลศาสตร์ (การกำหนดตำแหน่งของร่างกายในช่วงเวลาที่กำหนดจากตำแหน่งเริ่มต้นและความเร็วที่ทราบ) ก็เพียงพอแล้วที่จะค้นหาความเร่งของร่างกายตามฟังก์ชันของเวลา ก(ต) ปัญหานี้แก้ไขได้โดยกฎของนิวตัน (1) ภายใต้เงื่อนไขของแรงที่ทราบ โดยทั่วไป แรงจะขึ้นอยู่กับเวลา ตำแหน่ง และความเร็วของร่างกาย:

(2) ฟ=ฟ(ร,วี,เสื้อ) ,

เหล่านั้น. หากต้องการค้นหาความเร่งของร่างกาย คุณต้องทราบตำแหน่งและความเร็วของมัน สถานการณ์ที่อธิบายไว้ในคณิตศาสตร์เรียกว่า สมการเชิงอนุพันธ์อันดับสอง :

(3)
,

(4)

คณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่า ปัญหา (3-4) เมื่อมีเงื่อนไขเริ่มต้นสองเงื่อนไข (ตำแหน่งและความเร็ว ณ ช่วงเวลาเริ่มต้น) มักจะมีวิธีแก้ปัญหาเสมอ และยิ่งไปกว่านั้น เงื่อนไขที่ไม่ซ้ำใคร. ที่. โดยหลักการแล้วปัญหาหลักของกลศาสตร์ย่อมมีทางแก้ไขอยู่เสมอ แต่การค้นหามันมักจะเป็นเรื่องยากมาก

การกำหนดของลาปลาซ. ลาปลาซ นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันใช้ทฤษฎีบทที่คล้ายกันเกี่ยวกับการมีอยู่และเอกลักษณ์ของการแก้ปัญหาประเภท (3-4) สำหรับระบบสมการจำนวนจำกัดเพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคทั้งหมดในโลกแห่งความเป็นจริงที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน และได้ข้อสรุปว่าโดยพื้นฐานแล้วสามารถคำนวณตำแหน่งของวัตถุทั้งหมดได้ตลอดเวลา เห็นได้ชัดว่านี่หมายถึงความเป็นไปได้ของอนาคตที่คาดการณ์ไว้อย่างชัดเจน (อย่างน้อยในหลักการ) และเสร็จสมบูรณ์ ระดับ (การกำหนดล่วงหน้า) ของโลกของเรา คำกล่าวที่ทำขึ้นซึ่งเป็นเชิงปรัชญามากกว่าธรรมชาติทางวิทยาศาสตร์นั้นถูกเรียกว่า การกำหนดของลาปลาซ . หากต้องการเราสามารถดึงข้อสรุปทางปรัชญาและสังคมที่กว้างขวางมากเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ที่จะมีอิทธิพลต่อเหตุการณ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ความเข้าใจผิดของหลักคำสอนนี้คืออะตอมหรืออนุภาคมูลฐาน ("จุดวัสดุ" ซึ่งเป็นจุดประกอบของวัตถุจริง) ไม่เป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่แบบคลาสสิก (3) ซึ่งเป็นจริงเฉพาะสำหรับวัตถุขนาดมหึมาเท่านั้น (เช่น วัตถุที่มีมวลขนาดใหญ่เพียงพอ และขนาด) คำอธิบายที่ถูกต้องจากมุมมองของฟิสิกส์ในปัจจุบันเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ในเวลาของวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก เช่น อะตอมและโมเลกุลที่ประกอบเป็นวัตถุขนาดมหึมานั้นได้มาจากสมการ กลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งทำให้สามารถระบุได้เฉพาะความน่าจะเป็นในการค้นหาอนุภาค ณ จุดที่กำหนด แต่โดยพื้นฐานแล้วไม่สามารถคำนวณวิถีการเคลื่อนที่ในช่วงเวลาต่อๆ ไปได้

ปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย

คุณสามารถยกตัวอย่างปฏิสัมพันธ์ของร่างกายได้จำนวนเท่าใดก็ได้ เมื่อคุณอยู่ในเรือแล้วเริ่มดึงเชือกอีกเส้น เรือของคุณจะเคลื่อนไปข้างหน้าอย่างแน่นอน การแสดงบนเรือลำที่สอง หมายถึงคุณบังคับให้เรือแสดงบนเรือของคุณ

ถ้าเตะบอลจะรู้สึกได้ทันที การกระทำย้อนกลับด้วยเท้า. เมื่อลูกบิลเลียดสองลูกชนกัน ความเร็วจะเปลี่ยน เช่น ลูกบอลทั้งสองได้รับความเร่ง ทั้งหมดนี้เป็นการแสดงออกถึงกฎทั่วไปของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกาย

การกระทำของร่างกายที่มีต่อกันนั้นมีลักษณะเป็นปฏิสัมพันธ์ไม่เพียงแต่ในระหว่างการสัมผัสร่างกายโดยตรงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น วางแม่เหล็กแรงสูงสองตัวที่มีขั้วต่างกันหันหน้าเข้าหากันบนโต๊ะเรียบ แล้วคุณจะพบว่าพวกมันจะเริ่มเคลื่อนที่เข้าหากันทันที โลกดึงดูดดวงจันทร์ (แรงโน้มถ่วงสากล) และบังคับให้มันเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง ในทางกลับกัน ดวงจันทร์ก็ดึงดูดโลกด้วย (เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วงสากล) แม้ว่าโดยธรรมชาติแล้ว ในกรอบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับโลก ความเร่งของโลกที่เกิดจากแรงนี้ไม่สามารถตรวจจับได้โดยตรง แต่มันแสดงออกมาในรูปของกระแสน้ำ

ให้เราค้นหาจากการทดลองว่าแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุทั้งสองมีความสัมพันธ์กันอย่างไร การวัดแรงอย่างหยาบสามารถทำได้โดยใช้การทดลองต่อไปนี้:

1 ประสบการณ์. ลองใช้ไดนาโมมิเตอร์สองตัวเกี่ยวขอเกี่ยวกันแล้วจับวงแหวนไว้เราจะยืดมันออกโดยตรวจสอบการอ่านของไดนาโมมิเตอร์ทั้งสอง

เราจะเห็นว่าไม่ว่าจะยืดออกไปเท่าใด การอ่านไดนาโมมิเตอร์ทั้งสองจะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าแรงที่ไดนาโมมิเตอร์ตัวแรกกระทำต่อแรงวินาทีนั้นเท่ากับแรงที่ไดนาโมมิเตอร์ตัวที่สองกระทำต่อแรงตัวแรก

2 ประสบการณ์ลองใช้แม่เหล็กและแท่งเหล็กที่มีกำลังแรงเพียงพอมาวางบนลูกกลิ้งเพื่อลดการเสียดสีบนโต๊ะ เราติดสปริงแบบอ่อนที่เหมือนกันเข้ากับแม่เหล็กและแท่ง โดยที่ปลายอีกด้านของสปริงเหล่านั้นติดอยู่บนโต๊ะ แม่เหล็กและแท่งจะดึงดูดกันและยืดสปริง

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อถึงเวลาที่การเคลื่อนไหวหยุด สปริงจะยืดออกเท่าๆ กัน ซึ่งหมายความว่าแรงที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามจะกระทำต่อวัตถุทั้งสองจากด้านข้างของสปริง

เนื่องจากแม่เหล็กอยู่นิ่ง แรงจึงมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามกับแรงที่บล็อกกระทำต่อแม่เหล็ก

ในทำนองเดียวกัน แรงที่กระทำต่อบล็อกจากแม่เหล็กและสปริงจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม แม้ว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ก็ตาม

3 ประสบการณ์คน A และ B สองคนยืนอยู่บนเกวียน 2 คันที่สามารถกลิ้งบนรางได้ โดยถือปลายเชือกไว้ในมือ หาได้ง่ายว่าไม่ว่าใครจะเป็นผู้ดึงเชือก A หรือ B หรือทั้งสองอย่าง เกวียนมักจะเริ่มเคลื่อนที่พร้อมๆ กัน และยิ่งไปกว่านั้น ในทิศทางตรงกันข้าม ด้วยการวัดความเร่งของรถเข็น เราสามารถตรวจสอบได้ว่าความเร่งนั้นแปรผกผันกับมวลของรถเข็นแต่ละคัน (รวมถึงบุคคลด้วย) ตามมาว่าแรงที่กระทำต่อเกวียนมีขนาดเท่ากัน

กฎข้อแรกของนิวตัน . ระบบอ้างอิงเฉื่อย

ในฐานะที่เป็นกฎข้อแรกของพลวัต นิวตันได้นำกฎที่กาลิเลโอกำหนดไว้มาใช้: จุดวัสดุรักษาสภาวะการพักผ่อนหรือสม่ำเสมอ การเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงจนกว่าอิทธิพลจากร่างอื่นจะดึงมันออกจากสภาวะนี้

กฎข้อแรกของนิวตันแสดงให้เห็นว่าการนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอไม่จำเป็นต้องอาศัยอิทธิพลภายนอกใดๆ เพื่อรักษาการเคลื่อนที่ดังกล่าว สิ่งนี้เผยให้เห็นคุณสมบัติไดนามิกพิเศษของร่างกายที่เรียกว่าพวกมัน ความเฉื่อย .

ดังนั้นจึงเรียกว่ากฎข้อแรกของนิวตัน กฎความเฉื่อย, และการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยไม่ได้รับอิทธิพลจากร่างกายอื่นคือ การเคลื่อนไหวโดยความเฉื่อย

การเคลื่อนที่ทางกลมีความสัมพันธ์กัน: คุณลักษณะของวัตถุเดียวกันอาจแตกต่างกันในระบบอ้างอิงที่ต่างกันซึ่งเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน ตัวอย่างเช่น นักบินอวกาศบนดาวเทียมโลกเทียมไม่มีการเคลื่อนไหวในกรอบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับดาวเทียม ในเวลาเดียวกัน เมื่อสัมพันธ์กับโลก มันจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับดาวเทียมในวงโคจรรูปวงรี นั่นคือ ไม่เท่ากันหรือตรง

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาที่กฎข้อแรกของนิวตันไม่ควรมีอยู่ในกรอบอ้างอิงทุกกรอบ ตัวอย่างเช่นลูกบอลที่วางอยู่บนพื้นเรียบของห้องโดยสารเรือซึ่งเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอสามารถเริ่มเคลื่อนที่ไปตามพื้นได้โดยไม่มีอิทธิพลจากวัตถุใด ๆ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอแล้วที่ความเร็วของเรือจะเริ่มเปลี่ยนแปลง

ระบบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับจุดวัสดุซึ่งปราศจากอิทธิพลจากภายนอก อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงเรียกว่า ระบบอ้างอิงเฉื่อย เนื้อหาของกฎข้อที่หนึ่งซึ่งก็คือกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันนั้นถูกย่อให้เหลือเพียงสองข้อความเท่านั้น ประการแรก วัตถุทั้งหมดมีคุณสมบัติของความเฉื่อย และประการที่สอง ว่ามีกรอบอ้างอิงเฉื่อย

ระบบอ้างอิงเฉื่อยสองระบบใดๆ สามารถเคลื่อนที่สัมพันธ์กันโดยการแปลความหมายเท่านั้น และยิ่งกว่านั้น สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงเท่านั้น ได้มีการทดลองแล้วว่ามันเป็นแรงเฉื่อยในทางปฏิบัติ ระบบอ้างอิงเฮลิโอเซนตริก, ซึ่งมีต้นกำเนิดอยู่ที่ศูนย์กลางของมวล ระบบสุริยะ(ประมาณ ณ ใจกลางดวงอาทิตย์) และแกนต่างๆ จะถูกลากไปในทิศทางของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลสามดวง ซึ่งถูกเลือกไว้ เป็นต้น เพื่อให้แกนพิกัดตั้งฉากกัน

ระบบอ้างอิงห้องปฏิบัติการ ซึ่งแกนพิกัดเชื่อมต่อกับโลกอย่างเหนียวแน่น ไม่เป็นแรงเฉื่อยเนื่องจากการหมุนรอบโลกในแต่ละวันเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม โลกหมุนช้ามากจนสูงสุด การเร่งความเร็วปกติจุดของพื้นผิวในการหมุนในแต่ละวันจะต้องไม่เกิน 0.034 ม./ ดังนั้น ในปัญหาในทางปฏิบัติส่วนใหญ่ ระบบอ้างอิงในห้องปฏิบัติการจึงถือว่ามีความเฉื่อยโดยประมาณได้

กรอบอ้างอิงเฉื่อยมีบทบาทพิเศษไม่เพียงแต่ในกลศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสาขาฟิสิกส์อื่นๆ ทั้งหมดด้วย เนื่องจากตามหลักการสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ การแสดงออกทางคณิตศาสตร์ของกฎฟิสิกส์ใดๆ จะต้องมีรูปแบบเดียวกันในกรอบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมด

บังคับ

ด้วยกำลัง เรียกว่าปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งเป็นหน่วยวัดการกระทำทางกลบนวัตถุที่ต้องการจากวัตถุอื่นๆ ปฏิกิริยาทางกลสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งระหว่างวัตถุที่สัมผัสกันโดยตรง (เช่น ระหว่างแรงเสียดทาน เมื่อวัตถุกดทับกัน) และระหว่างวัตถุที่อยู่ห่างไกล รูปแบบพิเศษของสสารที่จับอนุภาคของสสารเป็นระบบเดียวและส่งการกระทำของอนุภาคหนึ่งไปยังอีกอนุภาคหนึ่งด้วยความเร็วจำกัดเรียกว่า สนามกายภาพ หรือเพียงแค่ สนาม.

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่อยู่ห่างไกลนั้นเกิดขึ้นผ่านสนามโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่พวกมันสร้างขึ้น (เช่น การดึงดูดของดาวเคราะห์ไปยังดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยาของวัตถุที่มีประจุ ตัวนำกับกระแส ฯลฯ) การกระทำทางกลต่อร่างกายที่กำหนดจากร่างกายอื่นแสดงออกในสองวิธี มันสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสถานะการเคลื่อนไหวทางกลของร่างกายที่เป็นปัญหาประการแรกและประการที่สองการเสียรูปของมัน การแสดงแรงทั้งสองนี้สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการวัดแรงได้ ตัวอย่างเช่น การวัดแรงโดยใช้สปริงไดนาโมมิเตอร์ตามกฎของฮุคสำหรับความตึงตามยาว เมื่อใช้แนวคิดเรื่องแรงในกลศาสตร์ เรามักจะพูดถึงการเคลื่อนไหวและการเสียรูปของร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงที่ใช้กับมัน

แน่นอนว่าในกรณีนี้ แรงแต่ละแรงจะสัมพันธ์กับวัตถุที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังพิจารณาด้วยแรงนี้เสมอ

บังคับ เอฟถูกกำหนดไว้อย่างสมบูรณ์หากได้รับโมดูล ทิศทางในอวกาศ และจุดใช้งาน เส้นตรงที่แรงพุ่งไปนั้นเรียกว่า แนวการกระทำของกำลัง

สนามที่กระทำต่อจุดวัตถุด้วยแรง เอฟ, เรียกว่า สนามนิ่ง หากไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ที, เช่น. ถ้า ณ จุดใดจุดหนึ่งในสนามมีแรง เอฟไม่ได้ขึ้นอยู่กับเวลาอย่างชัดเจน:

เพื่อให้สนามอยู่กับที่ จำเป็นที่ร่างกายที่สร้างสนามจะต้องอยู่นิ่งสัมพันธ์กัน ระบบเฉื่อยข้อมูลอ้างอิงที่ใช้ในการพิจารณาภาคสนาม

การกระทำพร้อมกันบนจุดวัสดุ มแรงหลายแรงเทียบเท่ากับการกระทำของแรงเดียวเรียกว่า ผลลัพธ์ , หรือ ส่งผลให้ , ด้วยกำลัง และเท่ากับผลรวมเรขาคณิต

มันแสดงถึงรูปหลายเหลี่ยมปิดของแรง

น้ำหนัก. ชีพจร

ในกลศาสตร์คลาสสิก มวลของจุดวัสดุ คือปริมาณสเกลาร์บวกที่ใช้วัดความเฉื่อยของจุดนี้ ภายใต้อิทธิพลของแรง จุดวัสดุจะไม่เปลี่ยนความเร็วในทันที แต่จะค่อยๆ กล่าวคือ จะได้ความเร่งอันจำกัดซึ่งน้อยลง มวลของจุดวัสดุก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ในการเปรียบเทียบมวลของจุดวัสดุสองจุด ก็เพียงพอที่จะวัดโมดูลและความเร่งที่ได้จากจุดเหล่านี้ภายใต้การกระทำของแรงเดียวกัน:

โดยปกติแล้ว น้ำหนักตัวจะพบได้โดยการชั่งน้ำหนักบนสเกลแบบคาน

ในกลศาสตร์คลาสสิกมีความเชื่อกันว่า:

ก) มวลของจุดวัสดุไม่ได้ขึ้นอยู่กับสถานะการเคลื่อนที่ของจุด แต่เป็นคุณลักษณะคงที่

b) มวลคือปริมาณสารเติมแต่ง เช่น มวลของระบบ (เช่น วัตถุ) เท่ากับผลรวมของมวลของจุดวัตถุทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบนี้

c) มวลของระบบปิดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการใดๆ ที่เกิดขึ้นในระบบนี้ (กฎการอนุรักษ์มวล)

ความหนาแน่น ρ ร่างกาย ณ จุดที่กำหนด มเรียกว่าอัตราส่วนมวล DMองค์ประกอบลำตัวเล็กรวมทั้งจุด มเพื่อให้ได้ค่า ดีวีปริมาณขององค์ประกอบนี้:

ขนาดขององค์ประกอบที่พิจารณาจะต้องมีขนาดเล็กมากจนสามารถบรรลุระยะห่างระหว่างโมเลกุลได้มากขึ้นโดยการเปลี่ยนความหนาแน่นภายในขีดจำกัดของมันหลายเท่า

ร่างกายเรียกว่า เป็นเนื้อเดียวกัน ถ้าความหนาแน่นเท่ากันทุกจุด มวลของร่างกายที่เป็นเนื้อเดียวกันเท่ากับผลคูณของความหนาแน่นและปริมาตร:

มวลของร่างกายต่างกัน:

โดยที่ ρ เป็นฟังก์ชันของพิกัด และมีการบูรณาการทั่วทั้งปริมาตรของร่างกาย ความหนาแน่นปานกลาง (ρ) ของร่างกายที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าอัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร: (ρ)=m/V

จุดศูนย์กลางมวลของระบบ จุดวัสดุเรียกว่าจุด C ซึ่งมีเวกเตอร์รัศมีเท่ากับ:

ที่ไหน และ เป็นเวกเตอร์มวลและรัศมี ฉันจุดวัสดุที่ n คือจำนวนจุดวัสดุทั้งหมดในระบบ และ m= คือมวลของทั้งระบบ

จุดศูนย์กลางความเร็วมวล:

ปริมาณเวกเตอร์เท่ากับผลคูณของมวลของจุดวัสดุและเรียกว่าความเร็ว แรงกระตุ้น, หรือ จำนวนการเคลื่อนไหว จุดวัสดุนี้ แรงกระตุ้นของระบบ ของจุดวัสดุเรียกว่าเวกเตอร์ พีเท่ากับผลรวมเรขาคณิตของโมเมนต้าของจุดวัสดุทั้งหมดของระบบ:

โมเมนตัมของระบบเท่ากับผลคูณของมวลของระบบทั้งหมดและความเร็วของจุดศูนย์กลางมวล:

กฎข้อที่สองของนิวตัน

กฎพื้นฐานของไดนามิกของจุดวัสดุคือกฎข้อที่สองของนิวตัน ซึ่งพูดถึงวิธีการ การเคลื่อนไหวทางกลจุดวัตถุภายใต้อิทธิพลของแรงที่ใช้กับจุดนั้น กฎข้อที่สองของนิวตัน อ่านว่า: อัตราการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ρ จุดวัตถุเท่ากับแรงที่กระทำต่อจุดนั้น เอฟ, เช่น.

โดยที่ m และ v คือมวลและความเร็วของจุดวัสดุ

หากมีแรงหลายแรงกระทำต่อจุดวัตถุพร้อมกัน แสดงว่าอยู่ภายใต้แรง เอฟในกฎข้อที่สองของนิวตัน คุณต้องเข้าใจผลรวมทางเรขาคณิตของแรงกระทำทั้งหมด ทั้งปฏิกิริยาแอคทีฟและปฏิกิริยา เช่น แรงลัพธ์

ปริมาณเวกเตอร์ เอฟ dtเรียกว่าประถม แรงกระตุ้น ความแข็งแกร่ง เอฟในเวลาอันสั้น dtการกระทำของเธอ แรงกระตุ้น เอฟสำหรับระยะเวลาอันจำกัดจากถึงเท่ากับ อินทิกรัลที่แน่นอน:

ที่ไหน เอฟโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับเวลา ที .

ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของจุดวัตถุจะเท่ากับโมเมนตัมของแรงที่กระทำต่อจุดนั้น:

งพี= ฟ dtและ,

โดยที่ค่าของโมเมนตัมของจุดวัสดุที่จุดสิ้นสุด () และที่จุดเริ่มต้น () ของช่วงเวลาที่พิจารณา

เนื่องจากในกลศาสตร์ของนิวตันมีมวล มจุดวัตถุไม่ได้ขึ้นอยู่กับสถานะการเคลื่อนที่ของจุดแล้ว

ดังนั้นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎข้อที่สองของนิวตันจึงสามารถแสดงในรูปแบบได้เช่นกัน

ความเร่งของจุดวัตถุอยู่ที่ไหน รคือเวกเตอร์รัศมี ตามนั้นครับ ถ้อยคำ กฎข้อที่สองของนิวตัน สถานะ: ความเร่งของจุดวัสดุเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางเดียวกับแรงที่กระทำต่อจุดนั้น และเท่ากับอัตราส่วนของแรงนี้ต่อมวลของจุดวัสดุ

ความเร่งในแนวสัมผัสและความเร่งปกติของวัสดุถูกกำหนดโดยส่วนประกอบที่สอดคล้องกันของแรง เอฟ

โดยที่ขนาดของเวกเตอร์ความเร็วของจุดวัสดุคือที่ไหน และ ร– รัศมีความโค้งของวิถี แรงที่ให้ความเร่งปกติไปยังจุดวัตถุนั้นมุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของความโค้งของวิถีของจุด และจึงเรียกว่า แรงสู่ศูนย์กลาง.

หากมีแรงหลายแรงกระทำต่อจุดวัตถุหนึ่งๆ พร้อมกัน ความเร่งจะเกิดขึ้น

ที่ไหน. ดังนั้น แรงแต่ละแรงที่กระทำต่อจุดวัตถุพร้อมๆ กัน ให้ความเร่งเดียวกันกับจุดนั้นราวกับว่าไม่มีแรงอื่นใดอีก (หลักการความเป็นอิสระของการกระทำของกองกำลัง)

สมการเชิงอนุพันธ์การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ เรียกว่าสมการ

ในการฉายภาพลงบนแกนของระบบพิกัดคาร์ทีเซียนสี่เหลี่ยม สมการนี้มีรูปแบบ

โดยที่ x, y และ z คือพิกัดของจุดที่เคลื่อนที่

กฎข้อที่สามของนิวตัน . การเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล

การกระทำทางกลของร่างกายที่มีต่อกันนั้นแสดงออกมาในรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา นี่คือสิ่งที่เขาพูด กฎข้อที่สามของนิวตัน: จุดวัสดุสองจุดกระทำต่อกันด้วยแรงที่มีตัวเลขเท่ากันและพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามตามแนวเส้นตรงที่เชื่อมจุดเหล่านี้

ถ้าเป็นแรงที่กระทำต่อ ฉัน - คุณชี้วัสดุจากด้านข้าง เค - th, a – แรงที่กระทำต่อ วัสดุที่ kชี้จาก ฝั่ง iจากนั้นตามกฎข้อที่สามของนิวตัน

แรงถูกนำไปใช้กับจุดวัสดุที่แตกต่างกันและสามารถปรับสมดุลร่วมกันได้เฉพาะในกรณีที่จุดเหล่านี้อยู่ในวัตถุที่มีความแข็งอย่างสมบูรณ์เหมือนกัน

กฎข้อที่สามของนิวตันเป็นส่วนเสริมที่สำคัญของกฎข้อที่หนึ่งและสอง ช่วยให้คุณสามารถย้ายจากไดนามิกของจุดวัสดุเดียวไปสู่ไดนามิกของระบบกลไกที่กำหนดเองได้ (ระบบจุดวัสดุ) จากกฎข้อที่สามของนิวตัน ในระบบเครื่องกลใดๆ ผลรวมทางเรขาคณิตของแรงภายในทั้งหมดจะเท่ากับศูนย์:

โดยที่ n คือจำนวนจุดวัสดุที่รวมอยู่ในระบบ a

เรียกว่าเวกเตอร์เท่ากับผลรวมเรขาคณิตของแรงภายนอกทั้งหมดที่กระทำต่อระบบ เวกเตอร์หลักของแรงภายนอก:

แรงภายนอกที่เป็นผลลัพธ์จะเกิดขึ้นที่ไหน ฉันจุดวัสดุที่

จากกฎข้อที่สองและสามของนิวตันเป็นไปตามอนุพันธ์อันดับหนึ่งเมื่อเทียบกับเวลา ทีจากแรงกระตุ้น พีระบบกลไกเท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกทั้งหมดที่ใช้กับระบบ

สมการนี้เป็นการแสดงออก กฎแห่งการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของระบบ

ตั้งแต่ไหน. มคือมวลของระบบ และคือความเร็วของจุดศูนย์กลางมวล กฎการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล ระบบกลไกมีรูปแบบ

ความเร่งของจุดศูนย์กลางมวลอยู่ที่ไหน ดังนั้น จุดศูนย์กลางมวลของระบบกลไกจึงเคลื่อนที่เป็นจุดวัสดุ โดยมีมวลเท่ากับมวลของระบบทั้งหมดและถูกกระทำโดยแรงที่เท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกที่ใช้กับระบบ

หากระบบที่พิจารณาเป็นวัตถุแข็งเกร็งซึ่งเคลื่อนที่ในเชิงแปล ความเร็วของทุกจุดของร่างกายและจุดศูนย์กลางมวลจะเท่ากันและเท่ากับความเร็ว โวลต์ร่างกาย ตามความเร่งของร่างกายและ สมการพื้นฐานของพลศาสตร์ การเคลื่อนไหวไปข้างหน้า แข็ง ดูเหมือน