常见的几种力物理学原理及工程应用wl.ppt

物理学原理及工程应用 WL 01 常见力 02 基本的自然力 03 力的时间累计效应——动量定理? 04 牛顿运动定律 05 动量守恒定律 第三讲 力的 时间累积效应 1 重力 地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力 重力作用下任何物体的 加速度为 g 物体受到重力大小 —— 重力和加速度的方向竖直向下 一、常见的几种力 2 弹力 弹力 —— 发生形变的物体__恢复原状 对与它接触的物体产生的力 三种表现形式 1) 两个物体 通过一定面积相互接触 压紧的两个物体均发生形变 力的大小 —— 取决于相互压紧的程度 力的方向 —— 垂直于接触面而指向对方 2) 绳或线对物体的拉力——由于绳发生了形变而产生的 力的大小 —— 取决于绳被拉紧的程度 力的方向 —— 指向绳要收缩的方向 张力 —— 内部的弹力 绳子伸缩__内部各段之间的相互作用 —— 绳子中张力处处相等 —— 绳子的张力等于物体作用于绳子的力 3) 弹簧的弹力 弹簧拉伸或压缩 —— 对连结体产生弹力 大小 —— 和形变成正比 负号 —— 弹力总指向平衡点 —— 在弹性限度范围内 弹力遵守胡克定律 3 摩擦力 —— 两个物体相互接触__接触面粗糙 且沿着接触面的方向有相对滑动时 产生阻碍物体运动的力 方向总是 与相对滑动方向相反 实验表明 —— 相对滑动的速度不是太大或太小时 滑动摩擦系数μk —— 与接触面的材料和表面的状态有关 —— 与滑动速度无关 静摩擦力 —— 相互接触的两个物体相对静止 但有相对滑动的趋势 大小和方向 —— 与外力作用有关 最大静摩擦系数μs —— 取决于接触面材料与表面状态 —— 最大静摩擦力 近代科学已证明 —— 自然界中只存在4种基本相互作用 —— 其它的力是这4种力的不同表现 4种力 —— 引力__电磁力__强力__弱力 二、 基本的自然力 1 引力 —— 万有引力 —— 任何两个物体m1和m2之间的吸引力 引力的大小 —— 方向沿两个物体的连线 —— 根据现在尚待证实的理论 引力以一种叫做“引力子”的粒子为传递媒介 Apollo_15_feather_and_hammer_drop 2 电磁力 —— 两个相距r__静止的带电粒子 之间的作用力 —— 带电的粒子或带电宏观物体间的作用力 光子是传递媒介 —— 比例系数 两个相邻质子—— 电力 102 N 万有引力 10-34 N —— 运动电荷相互间除电力作用外__还有磁力相互作用 —— 磁力实际上是电力的一种表现 —— 分子或原子都是由电荷组成的系统 它们之间的作用力就是电磁力 —— 中性分子或原子间也有相互作用力 分子内部正负电荷有一定的分布 对外部电荷的作用并没有完全抵消 仍显示出有电磁力的作用 中性分子或原子间的电磁力 —— 一种残余电磁力 —— 相互接触的物体之间的弹力__摩擦力__流体阻力 以及气体压力__浮力__融结力等 都是原子或分子之间的作用力的宏观表现 —— 根本上说就是电磁力 3 强力 核内部的质子间存在的一种比电磁力还要强的自然力 —— 存在于质子__中子__介子等强子之间的作用力 强力 —— 夸克所带的“色荷”之间 的作用力 色力 —— 以胶子作为传递媒介 —— 两个相邻质子之间的强力可以达到 104 N —— 力程约为 ~ 10-15 m Nuclear Force 4 弱力 —— 弱力也是各种粒子之间的一种相互作用 仅在粒子间的某些反应 (β衰变)中显示其重要性 —— 弱力的传递媒介是以W＋，W－，Z0 等 —— 中间玻色子 —— 力程比强力还要短__而且很弱 —— 两个相邻的质子之间的弱力大约仅有 10-2 N 质子的四种基本相互作用力的比较 —— 两个质子的距离等于质子的直径 项目 力的类型 万有引力 电磁力 强相互作用(强力) 弱相互作用(弱力) 力 程 长 程 长 程 短 程 短 程 作用范围 相邻质子间 作用力大小 —— 物理学家正在努力 期望建立起总括电_弱_色相互作用的“大统一理论” —— 粒子能量大于一定值(如 100GeV)的情况下 电磁力和弱力实际上是一种力 —— 电弱力 —— 人们期望有一天，最后能建立将4种基本相互作用 都统一起来的