「力場」とは？ 力場（フィクション） 定常力場

接触している物体間で発生する接触相互作用に加えて、互いに離れている物体間の相互作用もあります。 たとえば、太陽と地球、地球と月、地球とその表面から持ち上げられた物体の間の相互作用、電気を帯びた物体間の相互作用などです。 これらの相互作用は、 物理分野、これは物質の特別な形態です。 それぞれの体は、それを取り囲む空間に特別な状態を作り出します。 力分野。 このフィールドは、他の物体に対する力の作用として現れます。 たとえば、地球は重力場を作り出します。 その中で、力 - mg は、地球の表面近くの各点で質量 m の各物体に作用します。

その仕事が粒子が移動した経路に依存せず、粒子の最初と最後の位置によってのみ決定される力が呼び出されます。 保守的.

閉じた経路上の保存力の仕事はゼロに等しいことを示しましょう。

任意の閉じたパスを考えてみましょう。 任意に選んだ点 1 と 2 でそれを 2 つのセクション I と II に分けましょう。 閉じたパスで行われる作業は次のとおりです。

図 18.1. 閉じた経路上の保存力の仕事

セクション II に沿った反対方向への移動方向の変更には、すべての基本変位 dr の (-dr) による置換が伴い、符号が反転します。 それから：

ここで、(18.2.) を (18.1.) に代入すると、A=0、つまり 上記の主張は私たちによって証明されました。 保存力の別の定義は、次のように定式化できます。保存力とは、閉じた経路での仕事がゼロの力です。

保守的でないすべての力が呼び出されます 非保守的. 非保存力には、摩擦力と抵抗力が含まれます。

粒子に作用する力がフィールドのすべての点で大きさと方向が同じである場合、フィールドは呼び出されます 同種の。

時間とともに変化しないフィールドが呼び出されます 定常. 一様定常場の場合：F=const.

ステートメント: 均一な静止場で粒子に作用する力は保守的です。

この命題を証明しましょう。 場は一様で静止しているので、F=一定です。 このフィールド (図 18.2.) で任意の 2 つの点 1 と 2 を取り、点 1 から点 2 に移動するときに粒子に加えられる仕事を計算してみましょう。

18.2. 点 1 から点 2 へ向かう途中の一様な静止場での力の働き

均一な静止場で粒子に作用する力の仕事は次のとおりです。

ここで、r F は力の方向への変位ベクトル r 12 の投影です。r F は点 1 と 2 の位置によってのみ決定され、軌道の形状には依存しません。 次に、このフィールドの力の仕事は、パスの形状には依存しませんが、変位の最初と最後のポイントの位置によってのみ決定されます。 均一な静止場の力は保守的です。

地球の表面近くでは、重力場は均一な静止場であり、力 mg によって行われる仕事は次のとおりです。

ここで、(h 1 -h 2) は力の方向への変位 r 12 の射影であり、力 mg は垂直下向きであり、重力は保守的です。

相互作用する粒子間の距離のみに依存し、これらの粒子を通る直線に沿って向けられる力は、中心と呼ばれます。 中心力の例: クーロン、重力、弾性。

空間内で、テスト粒子が大きさと方向 (力ベクトル) で定義された力の影響を受ける各ポイント。

技術的に際立っている（他のタイプの分野で行われているように）

• 定常場、その大きさと方向は、空間内の点 (座標 x、y、z) のみに依存する可能性があり、
• 時間 t にも依存する非定常力場。

• 試験粒子に作用する力が空間のすべての点で同じである均一な力場と、
• この性質を持たない不均一な力場。

研究するのが最も簡単なのは、静止した均一な力場ですが、これは最も一般的でないケースでもあります。

潜在的なフィールド

その中を移動するテスト粒子に作用する場の力の仕事が粒子の軌道に依存せず、最初と最後の位置によってのみ決定される場合、そのような場はポテンシャルと呼ばれます。 そのために、粒子のポテンシャルエネルギーの概念を導入できます-ポイント1と2での値の差が移動時にフィールドによって行われる仕事に等しくなるような粒子の座標の特定の関数ポイント 1 からポイント 2 への粒子。

ポテンシャル場の力は、ポテンシャル エネルギーの勾配として次のように表されます。

潜在的な力場の例:

文学

E. P. ラズビットナヤ、V. S. ザハロフ「理論物理学コース」、第 1 巻 - ウラジミール、1998 年。

ウィキメディア財団。 2010 .

他の辞書で「力場 (物理学)」が何であるかを参照してください。

力場は、次の意味で使用されるあいまいな用語です。 力場 (物理学) 物理学における力のベクトル場。 力場 (SF) 見えない障壁、その主な機能はいくつかの保護です...ウィキペディア

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フィールドは、空間の拡張に関連付けられた多値の概念です: ウィクショナリーのフィールド ... ウィキペディア

- (古代ギリシャの物理学の性質から)。 古代人は、物理学を周囲の世界と自然現象の研究と呼んでいました。 物理学という用語のこの理解は、17 世紀末まで維持されていました。 その後、多くの特別な分野が登場しました。化学は、の特性を研究します ... ... コリアー百科事典

移動に作用する力場 電気料金また、運動の状態に関係なく、磁気モーメント (磁気モーメントを参照) を持つ物体についても同様です。 M. p. は、以下を決定する磁気誘導ベクトル B によって特徴付けられます。 偉大なソビエト百科事典

物理学における「場」の概念は非常に一般的です。 形式的な観点から、フィールドの定義は次のように定式化できます。 空間の各点でスカラーまたはベクトルのある量の値が与えられている場合、この量のスカラーまたはベクトル場がそれぞれ与えられていると言います。 .

より具体的に言えば、 空間内のすべての点にある粒子が他の物体の影響を受ける場合、それは力の場にある、または フォースフィールド .

力場と呼ばれる 中央、任意の点での力の方向が固定された中心を通過し、力の大きさがこの中心までの距離にのみ依存する場合。

力場と呼ばれる 同種の、フィールドのすべてのポイントの場合 強さ、粒子に作用し、 大きさも向きも同じ。

定常と呼ばれる 時不変フィールド。

フィールドが静止している場合、それからそれは可能です 仕事 粒子上の場の力 パスの形状に依存しない 、それに沿って粒子が移動し、 粒子の最初と最後の位置を指定することで完全に決定 . 野戦部隊このプロパティを持つ が呼び出されます 保守的. （政党の政治的志向と混同しないように…）

保守勢力の最も重要な特性は、 任意閉じたパスはゼロです. 実際、閉じたパスは常に 2 点で任意に 2 つのセクション (セクション I とセクション II) に分割できます。 最初のセクションに沿って一方向に移動すると、作業が完了します . で同じ区間を走行する場合 逆方向仕事は完了です - 仕事の式 (3.7) では、変位の各要素は反対の符号に置き換えられます: . したがって、全体としての積分は符号を反対に変更します。

次に、閉じたパスで作業します

保存力の定義によれば、それらの仕事は軌道の形状に依存しないため、 . したがって

逆も真です。 閉じたパスで行われた仕事がゼロの場合、電界強度は保守的です . どちらの機能も保守的な力を決定するために使用できます。

地球の表面近くの重力の仕事は、次の式で求められます。 A \u003d mg (h 1 -h 2)明らかにパスの形状に依存しません。 したがって、重力は控えめに考えることができます。 これは、次の事実の結果です。 研究所内の重力場は、非常に高い精度で均一であると見なすことができます。同じ性質を持っています 任意の一様定常場、つまり そのような分野の強みは保守的です. 例として、フラット コンデンサーの静電場を思い出すことができます。これは保存力の場でもあります。

中央野の力また 保守的. 実際、変位に関する彼らの研究は次のように計算されます。

フォースフィールド

空間の一部で、そこに配置された粒子がその各点で、この点の座標に応じて、場合によっては時間によって、特定の大きさと方向の力の影響を受けます。 最初のケースでは、力場は定常と呼ばれ、2番目のケースでは非定常と呼ばれます。

フォースフィールド

空間の一部 (限定または無制限)。そこに配置された物質粒子がその各点で、この点の座標 x、y、z または座標 x のみに応じて、大きさと方向が決定される力の影響を受けます。 、y、z および時間 t 。 最初のケースでは、S. p. は定常と呼ばれ、2 番目のケースでは非定常と呼ばれます。 S. p. のすべての点での力が同じ値を持つ場合、つまり、座標にも時間にも依存しない場合、S. p. は均一であると呼ばれます。 その中を移動する物質粒子に作用する場の力の仕事が、粒子の初期位置と最終位置のみに依存し、その軌道の形には依存しない場をポテンシャルと呼びます。 この仕事は、等式 A =​​ P (x1, y1, z) によって、粒子 P (x, y, z) のポテンシャル エネルギーで表すことができます。

≈ П (x2, y2, z

ここで、x1、y1、z1 および x2、y2、z2 は、それぞれ粒子の初期位置と最終位置の座標です。 粒子が場の力だけの作用で潜在的な回転面を移動すると、機械的エネルギー保存の法則が発生し、粒子の速度と回転空間内の位置との関係を確立することが可能になります。

ポテンシャル S. p. の例: P = mgz である均一な重力場。ここで、m ≈ 粒子質量、g ≈ 重力加速度 (z 軸は垂直に上向き)。 P = ≈ fm/r であるニュートン重力場。ここで、r ≈ 引力の中心からの粒子の距離、f ≈ 与えられた場の係数定数。

技術的には次のとおりです。

• 定常力場、その大きさと方向は、空間内の点 (座標 x、y、z) のみに依存する可能性があり、
• 非定常力場、これも時間 t に依存します。

• 均一な力場、テスト粒子に作用する力が空間のすべての点で同じであり、

• 不均一な力場、このプロパティを持っていません。

研究するのが最も簡単なのは、静止した均一な力場ですが、これは最も一般的でないケースでもあります。

フォースフィールド

力場は、次の意味で使用されるあいまいな用語です。

• フォースフィールド- 物理学における力のベクトル場;
• フォースフィールド- 目に見えないバリアの一種で、その主な機能は、外部または内部の侵入から特定の領域またはターゲットを保護することです。

力場（フィクション）

フォースフィールドまた フォースシールドまた 保護シールド- ファンタジーやサイエンス フィクションの文学、およびファンタジー ジャンルの文学で広く使用されている用語で、ある種の目に見えない障壁を指し、その主な機能は、外部または内部の侵入から特定の領域または目標を保護することです。 このアイデアは、ベクトル場の概念に基づくことができます。 物理学では、この用語にはいくつかの特定の意味もあります (力場を参照)。

フォースフィールドこの空間にある機械系の点に作用する力が、これらの点の位置または点と時間の位置に依存する (速度には依存しない) という条件を満たす物理空間と呼ばれます。

フォースフィールド、その力は時間に依存しないと呼ばれます 定常(例 フォースフィールド重力場、静電場、弾性力場として機能することができます).

ポテンシャル力場。

定常力場と呼ばれる 潜在的, 機械システムに作用する場の力の仕事がその点の軌跡の形状に依存せず、それらの最初と最後の位置によってのみ決定される場合. これらの力は潜在力または保存力と呼ばれます.

座標の単一値関数がある場合、上記の条件が満たされることを証明しましょう。

場の力関数と呼ばれ、任意の点 M i (i=1, 2...n) の座標に関するその偏導関数は射影に等しい 対応する軸上のこの点に加えられた力、つまり

各点にかかる力の基本仕事は、次の式で求めることができます。

システムのすべてのポイントに適用される基本的な力の仕事は次のようになります。

得られた式を使用すると、次のようになります。

この式からわかるように, ポテンシャル場の力の素仕事は力関数の全微分に等しい. 機械系の最終変位に対する場の力の仕事は次のようになる.

つまり、ポテンシャル場内の機械システムの点に作用する力の仕事は、システムの最終位置と初期位置の力関数の値の差に等しく、形状には依存しません。このシステムのポイントの軌跡。 システムの位置は、このシステムのポイントの軌跡の形状に依存しません。 このことから、力関数がある力場は確かに 潜在的.