როგორ იზომება ძალა? რა ერთეულებით იზომება ძალა?

ჯერ კიდევ სკოლაში ვასწავლიდით, რომ sight ფიზიკაში შემოიტანა ადამიანმა, რომელსაც თავზე ვაშლი დაეცა. სხვათა შორის, ის დაეცა გრავიტაციის შედეგად. როგორც ჩანს, ნიუტონი იყო მისი გვარი. ასე უწოდა მან ძალის საზომი ერთეული. მიუხედავად იმისა, რომ მას შეეძლო ვაშლი ერქვა, მაინც დაარტყა თავში!

ერთეულების საერთაშორისო სისტემის (SI) მიხედვით, ძალა იზომება ნიუტონებში.

ერთეულების საინჟინრო სისტემის მიხედვით, ძალა იზომება ტონა-ძალაში, კილოგრამ-ძალაში, გრამ-ძალაში და ა.შ.

CGS ერთეულების სისტემის მიხედვით, ძალის ერთეული არის დინი.

სსრკ-ში გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, ძალის გასაზომად, ისინი იყენებდნენ საზომ ერთეულს, როგორიცაა კედელი.

გარდა ამისა, ფიზიკაში არსებობს ეგრეთ წოდებული ბუნებრივი ერთეულები, რომელთა მიხედვითაც ძალა იზომება პლანკის ძალებში.

• • რაშია ძალა ძმაო?
  • ნიუტონები ძმაო...

  (ფიზიკის სწავლება სკოლაში შეწყდა?)

სიძლიერეარის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ცნება ფიზიკაში. ქვეშ ძალაგაგებულია, როგორც სიდიდე, რომელიც არის სხეულზე ზემოქმედების საზომი სხვა სხეულებისა და სხვადასხვა ფიზიკური პროცესებისგან.

ძალის დახმარებით შესაძლებელია არა მხოლოდ ობიექტების მოძრაობა სივრცეში, არამედ მათი დეფორმაციაც.

სხეულზე ნებისმიერი ძალის მოქმედება ემორჩილება ნიუტონის 3 კანონს.

საზომი ერთეულიძალა ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში SI არის ნიუტონი. იგი აღინიშნება ასოთი ჰ.

1N არის ძალა, რომლის გავლენით 1 კგ მასის ფიზიკურ სხეულზე ეს სხეული იძენს 1 ms-ის ტოლ აჩქარებას.

ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება ძალის გასაზომად დინამომეტრი.

ასევე აღსანიშნავია, რომ რიგი ფიზიკური სიდიდეები იზომება სხვა ერთეულებში.

Მაგალითად:

დენის სიძლიერე იზომება ამპერებში.

სინათლის ინტენსივობა იზომება კანდელაში.

გამოჩენილი მეცნიერისა და ფიზიკოსის ისააკ ნიუტონის პატივსაცემად, რომელმაც ბევრი კვლევა ჩაატარა სხეულის სიჩქარეზე მოქმედი პროცესების არსებობის ბუნებაზე. ამიტომ, ფიზიკაში ჩვეულებრივია ძალის გაზომვა ნიუტონები(1 N).

ფიზიკაში ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა force იზომება ნიუტონებში. მათ დაარქვეს სახელი ნიუტონები, ცნობილი და გამოჩენილი ფიზიკოსის ისააკ ნიუტონის პატივსაცემად. ფიზიკაში არსებობს ნიუტონის 3 კანონი. ძალის ერთეულს ასევე უწოდებენ ნიუტონს.

ძალა იზომება ნიუტონებში. ძალის ერთეულია 1 ნიუტონი (1 N). ძალის საზომი ერთეულის სახელი მომდინარეობს ცნობილი მეცნიერის სახელიდან, რომლის სახელი იყო ისააკ ნიუტონი. მან შექმნა კლასიკური მექანიკის 3 კანონი, რომლებსაც ნიუტონის 1-ლი, მე-2 და მე-3 კანონი ეწოდება. SI სისტემაში ძალის ერთეულს ეწოდება ნიუტონი (N), ხოლო ლათინურში ძალა აღინიშნება ნიუტონი (N). ადრე, როდესაც ჯერ არ არსებობდა SI სისტემა, ძალის საზომ ერთეულს ეძახდნენ დინა, რომელიც წარმოიქმნა ძალის საზომი ერთი ხელსაწყოს მატარებლისგან, რომელსაც ეწოდებოდა დინამომეტრი.

საერთაშორისო ერთეულების სისტემაში (SI) ძალა იზომება ნიუტონებში (N). ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით, ძალა უდრის სხეულის მასისა და მისი აჩქარების ნამრავლს, შესაბამისად, ნიუტონს (N) \u003d კგ x M / C 2. (კილოგრამი გამრავლება მეტრზე, გაყოფა მეორეზე კვადრატში).

ცხოვრებაში ყველას მიჩვეული ვართ სიტყვა ძალას შედარებითი ტერმინებით გამოვიყენოთ, კაცები ქალებზე ძლიერია, ტრაქტორი მანქანაზე ძლიერია, ლომი ანტილოპაზე ძლიერი.

ფიზიკაში ძალა განისაზღვრება, როგორც სხეულის სიჩქარის ცვლილების საზომი, რომელიც ხდება სხეულების ურთიერთქმედებისას. თუ ძალა არის საზომი და ჩვენ შეგვიძლია შევადაროთ სხვადასხვა ძალების გამოყენება, მაშინ ეს არის ფიზიკური სიდიდე, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია. რა ერთეულებით იზომება ძალა?

ძალის ქვედანაყოფები

ინგლისელი ფიზიკოსის ისააკ ნიუტონის პატივსაცემად, რომელმაც უზარმაზარი კვლევა ჩაატარა სხვადასხვა ტიპის ძალის არსებობისა და გამოყენების ხასიათზე, 1 ნიუტონი (1 N) მიღებულია როგორც ძალის ერთეული ფიზიკაში. რა არის ძალა 1 N?ფიზიკაში ადამიანი უბრალოდ არ ირჩევს საზომ ერთეულებს, არამედ დებს სპეციალურ შეთანხმებას იმ ერთეულებთან, რომლებიც უკვე მიღებულია.

გამოცდილებიდან და ექსპერიმენტებიდან ვიცით, რომ თუ სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაშია და მასზე მოქმედებს ძალა, მაშინ ამ ძალის გავლენით სხეული იცვლის სიჩქარეს. შესაბამისად, ძალის გასაზომად აირჩიეს ერთეული, რომელიც დაახასიათებდა სხეულის სიჩქარის ცვლილებას. და არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ არსებობს სხეულის მასაც, რადგან ცნობილია, რომ იგივე ძალით ზემოქმედება სხვადასხვა ობიექტზე განსხვავებული იქნება. ჩვენ შეგვიძლია ბურთი შორს გადავაგდოთ, მაგრამ რიყის ქვა გაცილებით მცირე მანძილზე გაფრინდება. ანუ, ყველა ფაქტორის გათვალისწინებით მივდივართ განსაზღვრებამდე, რომ სხეულზე 1 ნ ძალა იქნება გამოყენებული, თუ 1 კგ მასის მქონე სხეული ამ ძალის გავლენით ცვლის სიჩქარეს 1 მ/წმ-ით. 1 წამში.

გრავიტაციის ერთეული

ჩვენ ასევე გვაინტერესებს სიმძიმის ერთეული. ვინაიდან ჩვენ ვიცით, რომ დედამიწა თავის ზედაპირზე იზიდავს ყველა სხეულს, მაშინ არსებობს მიზიდულობის ძალა და მისი გაზომვა შესაძლებელია. და კიდევ, ჩვენ ვიცით, რომ მიზიდულობის ძალა დამოკიდებულია სხეულის მასაზე. რაც უფრო დიდია სხეულის მასა, მით უფრო ძლიერად იზიდავს მას დედამიწა. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ 102 გრამი მასის სხეულზე მოქმედი მიზიდულობის ძალა არის 1 ნ.ხოლო 102 გრამი კილოგრამის დაახლოებით მეათედია. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, თუ 1 კგ იყოფა 9,8 ნაწილად, მაშინ მივიღებთ დაახლოებით 102 გრამს.

თუ 102 გრამიან სხეულზე მოქმედებს 1 N ძალა, მაშინ 1 კგ წონით სხეულზე მოქმედებს 9,8 N ძალა.თავისუფალი ვარდნის აჩქარება აღინიშნება ასო გ-ით. და g არის 9,8 ნ/კგ. ეს არის ძალა, რომელიც მოქმედებს 1 კგ მასის სხეულზე და აჩქარებს მას ყოველ წამში 1 მ/წმ-ით. გამოდის, რომ დიდი სიმაღლიდან ჩამოვარდნილი სხეული ფრენის დროს ძალიან დიდ სიჩქარეს იძენს. მაშინ რატომ ცვივა ფიფქები და წვიმის წვეთები საკმაოდ მშვიდად? მათ აქვთ ძალიან მცირე მასა და დედამიწა ძალიან სუსტად იზიდავს მათ თავისკენ. და ჰაერის წინააღმდეგობა მათთვის საკმაოდ მაღალია, ამიტომ ისინი დედამიწაზე დაფრინავენ არც თუ ისე მაღალი, საკმაოდ იგივე სიჩქარით. მაგრამ მეტეორიტები, მაგალითად, დედამიწასთან მიახლოებისას, იძენენ ძალიან დიდ სიჩქარეს და როდესაც ისინი დაეშვებიან, წარმოიქმნება ღირსეული აფეთქება, რაც დამოკიდებულია, შესაბამისად, მეტეორიტის ზომაზე და მასაზე.

აუცილებელია იცოდეთ გამოყენების წერტილი და თითოეული ძალის მიმართულება. მნიშვნელოვანია ზუსტად განსაზღვროთ რა ძალები მოქმედებენ სხეულზე და რა მიმართულებით. ძალა აღინიშნა როგორც , იზომება ნიუტონებში. ძალების განსხვავების მიზნით, ისინი ინიშნება შემდეგნაირად

ქვემოთ მოცემულია ბუნებაში მოქმედი ძირითადი ძალები. პრობლემების გადაჭრისას არარსებული ძალების გამოგონება შეუძლებელია!

ბუნებაში ბევრი ძალაა. აქ განვიხილავთ ძალებს, რომლებიც გათვალისწინებულია სკოლის ფიზიკის კურსში დინამიკის შესწავლისას. ნახსენებია სხვა ძალებიც, რომლებზეც სხვა თავებში იქნება საუბარი.

სიმძიმის ძალა

პლანეტის ყველა სხეულზე გავლენას ახდენს დედამიწის გრავიტაცია. ძალა, რომლითაც დედამიწა იზიდავს თითოეულ სხეულს, განისაზღვრება ფორმულით

გამოყენების წერტილი არის სხეულის სიმძიმის ცენტრში. სიმძიმის ძალა ყოველთვის მიმართულია ვერტიკალურად ქვემოთ.

ხახუნის ძალა

მოდით გავეცნოთ ხახუნის ძალას. ეს ძალა წარმოიქმნება, როდესაც სხეულები მოძრაობენ და ორი ზედაპირი შედის კონტაქტში. ძალა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ზედაპირები, მიკროსკოპის ქვეშ დათვალიერებისას, არ არის გლუვი, როგორც ჩანს. ხახუნის ძალა განისაზღვრება ფორმულით:

ძალა გამოიყენება ორ ზედაპირს შორის შეხების წერტილში. მიმართულია მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით.

დამხმარე რეაქციის ძალა

წარმოიდგინეთ ძალიან მძიმე საგანი, რომელიც მაგიდაზე დევს. მაგიდა იხრება საგნის სიმძიმის ქვეშ. მაგრამ ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, ცხრილი მოქმედებს ობიექტზე ზუსტად ისეთივე ძალით, როგორიც მაგიდაზე არსებული ობიექტი. ძალა მიმართულია იმ ძალის საპირისპიროდ, რომლითაც ობიექტი აჭერს მაგიდას. ეს არის. ამ ძალას ეწოდება დამხმარე რეაქცია. ძალის სახელი "ლაპარაკობს" რეაგირება მხარდაჭერა. ეს ძალა წარმოიქმნება ყოველთვის, როდესაც არის ზემოქმედება საყრდენზე. მისი წარმოშობის ბუნება მოლეკულურ დონეზე. ობიექტმა, როგორც ეს იყო, დეფორმირებულია მოლეკულების ჩვეული პოზიცია და კავშირები (მაგიდის შიგნით), ისინი, თავის მხრივ, მიდრეკილნი არიან დაუბრუნდნენ პირვანდელ მდგომარეობას, "წინააღმდეგობას".

აბსოლუტურად ნებისმიერი სხეული, თუნდაც ძალიან მსუბუქი (მაგალითად, ფანქარი, რომელიც მაგიდაზე დევს), დეფორმირებს საყრდენს მიკრო დონეზე. აქედან გამომდინარე, ხდება მხარდაჭერის რეაქცია.

ამ ძალის პოვნის სპეციალური ფორმულა არ არსებობს. ისინი აღნიშნავენ მას ასოთი, მაგრამ ეს ძალა მხოლოდ დრეკადობის ძალის ცალკე სახეობაა, ამიტომ ის ასევე შეიძლება აღვნიშნოთ როგორც

ძალა გამოიყენება ობიექტის საყრდენთან შეხების ადგილზე. მიმართულია საყრდენის პერპენდიკულარულად.

ვინაიდან სხეული წარმოდგენილია როგორც მატერიალური წერტილი, ძალა შეიძლება გამოსახული იყოს ცენტრიდან

ელასტიური ძალა

ეს ძალა წარმოიქმნება დეფორმაციის (მატერიის საწყისი მდგომარეობის ცვლილებების) შედეგად. მაგალითად, როდესაც ზამბარას ვჭიმავთ, ვზრდით მანძილს ზამბარის მასალის მოლეკულებს შორის. ზამბარის შეკუმშვისას ვამცირებთ მას. როცა ვატრიალებთ ან ვცვლით. ყველა ამ მაგალითში წარმოიქმნება ძალა, რომელიც ხელს უშლის დეფორმაციას - ელასტიური ძალა.

ჰუკის კანონი

ელასტიური ძალა მიმართულია დეფორმაციის საპირისპიროდ.

ვინაიდან სხეული წარმოდგენილია როგორც მატერიალური წერტილი, ძალა შეიძლება გამოსახული იყოს ცენტრიდან

სერიებში შეერთებისას, მაგალითად, ზამბარები, სიმტკიცე გამოითვლება ფორმულით

როდესაც დაკავშირებულია პარალელურად, სიმტკიცე

ნიმუშის სიმტკიცე. იანგის მოდული.

იანგის მოდული ახასიათებს ნივთიერების ელასტიურ თვისებებს. ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც დამოკიდებულია მხოლოდ მასალაზე, მის ფიზიკურ მდგომარეობაზე. ახასიათებს მასალის უნარს გაუძლოს დაჭიმულ ან კომპრესიულ დეფორმაციას. იანგის მოდულის მნიშვნელობა არის ცხრილი.

შეიტყვეთ მეტი მყარი ნივთიერებების თვისებების შესახებ.

Სხეულის წონა

სხეულის წონა არის ძალა, რომლითაც ობიექტი მოქმედებს საყრდენზე. თქვენ ამბობთ, რომ ეს არის გრავიტაცია! დაბნეულობა ხდება შემდეგში: მართლაც, ხშირად სხეულის წონა უდრის მიზიდულობის ძალას, მაგრამ ეს ძალები სრულიად განსხვავებულია. გრავიტაცია არის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება დედამიწასთან ურთიერთქმედების შედეგად. წონა საყრდენთან ურთიერთქმედების შედეგია. სიმძიმის ძალა ვრცელდება ობიექტის სიმძიმის ცენტრში, ხოლო წონა არის ძალა, რომელიც გამოიყენება საყრდენზე (არა ობიექტზე)!

წონის დადგენის ფორმულა არ არსებობს. ეს ძალა აღინიშნება ასოთი.

დამხმარე რეაქციის ძალა ან დრეკადობის ძალა წარმოიქმნება საკიდზე ან საყრდენზე საგნის ზემოქმედების საპასუხოდ, ამიტომ სხეულის წონა ყოველთვის რიცხობრივად იგივეა, რაც ელასტიური ძალა, მაგრამ აქვს საპირისპირო მიმართულება.

საყრდენის რეაქციის ძალა და წონა ერთი და იგივე ბუნების ძალებია, ნიუტონის მე-3 კანონის მიხედვით ისინი თანაბარი და საპირისპირო მიმართულები არიან. წონა არის ძალა, რომელიც მოქმედებს საყრდენზე და არა სხეულზე. მიზიდულობის ძალა მოქმედებს სხეულზე.

სხეულის წონა შეიძლება არ იყოს სიმძიმის ტოლი. ეს შეიძლება იყოს ან მეტი ან ნაკლები, ან შეიძლება იყოს ისეთი, რომ წონა იყოს ნული. ამ სახელმწიფოს ე.წ უწონადობა. უწონადობა არის მდგომარეობა, როდესაც ობიექტი არ ურთიერთქმედებს საყრდენთან, მაგალითად, ფრენის მდგომარეობასთან: არის გრავიტაცია, მაგრამ წონა ნულის ტოლია!

აჩქარების მიმართულების დადგენა შესაძლებელია, თუ დაადგენთ, სად არის მიმართული მიღებული ძალა

გაითვალისწინეთ, რომ წონა არის ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონებში. როგორ ვუპასუხოთ სწორად კითხვას: "რამდენს იწონით"? ჩვენ ვპასუხობთ 50 კგ-ს და ვასახელებთ არა წონას, არამედ ჩვენს მასას! ამ მაგალითში ჩვენი წონა უდრის გრავიტაციას, რაც დაახლოებით 500N-ია!

გადატვირთვა- წონის თანაფარდობა სიმძიმის მიმართ

არქიმედეს სიძლიერე

ძალა წარმოიქმნება სხეულის სითხესთან (აირთან) ურთიერთქმედების შედეგად, როდესაც ის ჩაეფლო სითხეში (ან აირში). ეს ძალა უბიძგებს სხეულს წყლიდან (გაზიდან). მაშასადამე, იგი მიმართულია ვერტიკალურად ზევით (უბიძგებს). განისაზღვრება ფორმულით:

ჰაერში უგულებელყოფთ არქიმედეს ძალას.

თუ არქიმედეს ძალა უდრის მიზიდულობის ძალას, სხეული ცურავს. თუ არქიმედეს ძალა მეტია, მაშინ ის ამოდის სითხის ზედაპირზე, თუ ნაკლებია, იძირება.

ელექტრული ძალები

არსებობს ელექტრული წარმოშობის ძალები. წარმოიქმნება ელექტრული მუხტის არსებობისას. ეს ძალები, როგორიცაა კულონის ძალა, ამპერის ძალა, ლორენცის ძალა, დეტალურად არის განხილული ელექტროენერგიის განყოფილებაში.

სხეულზე მოქმედი ძალების სქემატური აღნიშვნა

ხშირად სხეული მოდელირებულია მატერიალური წერტილით. ამრიგად, დიაგრამებში, გამოყენების სხვადასხვა წერტილები გადატანილია ერთ წერტილში - ცენტრში, ხოლო სხეული სქემატურად არის გამოსახული, როგორც წრე ან მართკუთხედი.

ძალების სწორად დასანიშნად, აუცილებელია ჩამოვთვალოთ ყველა ის სხეული, რომლებთანაც ურთიერთქმედებს შესასწავლი სხეული. განსაზღვრეთ რა ხდება თითოეულთან ურთიერთქმედების შედეგად: ხახუნი, დეფორმაცია, მიზიდულობა ან შესაძლოა მოგერიება. განსაზღვრეთ ძალის ტიპი, სწორად მიუთითეთ მიმართულება. ყურადღება! ძალების რაოდენობა დაემთხვევა სხეულების რაოდენობას, რომლებთანაც ხდება ურთიერთქმედება.

მთავარია გახსოვდეთ

1) ძალები და მათი ბუნება;
2) ძალების მიმართულება;
3) შეძლოს მოქმედი ძალების ამოცნობა

განასხვავებენ გარე (მშრალი) და შიდა (ბლანტი) ხახუნს. გარე ხახუნი წარმოიქმნება კონტაქტში მყოფ მყარ ზედაპირებს შორის, შიდა ხახუნი წარმოიქმნება სითხის ან აირის ფენებს შორის მათი შედარებითი მოძრაობის დროს. არსებობს გარე ხახუნის სამი ტიპი: სტატიკური ხახუნი, მოცურების ხახუნი და მოძრავი ხახუნი.

მოძრავი ხახუნი განისაზღვრება ფორმულით

წინააღმდეგობის ძალა წარმოიქმნება, როდესაც სხეული მოძრაობს სითხეში ან აირში. წინააღმდეგობის ძალის სიდიდე დამოკიდებულია სხეულის ზომასა და ფორმაზე, მისი მოძრაობის სიჩქარეზე და სითხის ან აირის თვისებებზე. დაბალ სიჩქარეზე წინააღმდეგობის ძალა სხეულის სიჩქარის პროპორციულია

მაღალი სიჩქარის დროს ის სიჩქარის კვადრატის პროპორციულია

განვიხილოთ ობიექტისა და დედამიწის ურთიერთმიზიდულობა. მათ შორის, მიზიდულობის კანონის მიხედვით, წარმოიქმნება ძალა

ახლა შევადაროთ მიზიდულობის კანონი და მიზიდულობის ძალა

თავისუფალი ვარდნის აჩქარების ღირებულება დამოკიდებულია დედამიწის მასაზე და მის რადიუსზე! ამრიგად, შესაძლებელია გამოვთვალოთ რა აჩქარებით დაეცემა მთვარეზე ან ნებისმიერ სხვა პლანეტაზე არსებული ობიექტები ამ პლანეტის მასისა და რადიუსის გამოყენებით.

მანძილი დედამიწის ცენტრიდან პოლუსებამდე ნაკლებია ვიდრე ეკვატორამდე. ამრიგად, თავისუფალი ვარდნის აჩქარება ეკვატორზე ოდნავ ნაკლებია, ვიდრე პოლუსებზე. ამავდროულად, უნდა აღინიშნოს, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარების დამოკიდებულების ძირითადი მიზეზი ტერიტორიის განედზე არის ის ფაქტი, რომ დედამიწა ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო.

დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებისას, მიზიდულობის ძალა და თავისუფალი ვარდნის აჩქარება იცვლება დედამიწის ცენტრამდე მანძილის კვადრატის მიხედვით.

იხილეთ ასევე "ფიზიკური პორტალი"

ძალა, როგორც ვექტორული სიდიდე ხასიათდება მოდული , მიმართულებადა განაცხადის "პუნქტი".ძალა. ბოლო პარამეტრით ძალის, როგორც ვექტორის ცნება ფიზიკაში განსხვავდება ვექტორის ცნებისაგან ვექტორულ ალგებრაში, სადაც აბსოლუტური მნიშვნელობითა და მიმართულების ტოლი ვექტორები, განურჩევლად მათი გამოყენების წერტილისა, განიხილება იგივე ვექტორად. ფიზიკაში ამ ვექტორებს თავისუფალ ვექტორებს უწოდებენ, მექანიკაში უკიდურესად გავრცელებულია შეკრული ვექტორების ცნება, რომელთა დასაწყისი ფიქსირდება სივრცის გარკვეულ წერტილში ან შეიძლება იყოს ხაზზე, რომელიც აგრძელებს ვექტორის მიმართულებას (მოცურების ვექტორები). ). .

კონცეფცია ასევე გამოიყენება ძალის ხაზი, აღნიშნავს ძალის გამოყენების წერტილში გამავალ სწორ ხაზს, რომელზედაც მიმართულია ძალა.

ძალის განზომილებაა LMT −2, საზომი ერთეული ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) არის ნიუტონი (N, N), CGS სისტემაში - dyne.

კონცეფციის ისტორია

ძალის ცნებას იყენებდნენ ანტიკურმა მეცნიერებმა სტატიკასა და მოძრაობაზე თავიანთ ნაშრომებში. III საუკუნეში მარტივი მექანიზმების დაპროექტების პროცესში ძალების შესწავლით იყო დაკავებული. ძვ.წ ე. არქიმედეს. არისტოტელეს იდეები ძალაუფლების შესახებ, რომელიც დაკავშირებულია ფუნდამენტურ შეუსაბამობებთან, გაგრძელდა რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში. ეს შეუსაბამობები აღმოიფხვრა მე-17 საუკუნეში. ისააკ ნიუტონი ძალის აღწერისთვის მათემატიკური მეთოდების გამოყენებით. ნიუტონის მექანიკა ზოგადად მიღებული იყო თითქმის სამასი წლის განმავლობაში. XX საუკუნის დასაწყისისთვის. ალბერტ აინშტაინმა ფარდობითობის თეორიაში აჩვენა, რომ ნიუტონის მექანიკა სწორია მხოლოდ სისტემაში შედარებით დაბალ სიჩქარეზე და სხეულების მასებზე, რითაც განმარტავს კინემატიკისა და დინამიკის ძირითად დებულებებს და აღწერს სივრცე-დროის ზოგიერთ ახალ თვისებას.

ნიუტონის მექანიკა

ისააკ ნიუტონმა დაიწყო ობიექტების მოძრაობის აღწერა ინერციისა და ძალის ცნებების გამოყენებით. ამის შემდეგ მან დაადგინა, რომ ნებისმიერი მექანიკური მოძრაობა ექვემდებარება ზოგადი კონსერვაციის კანონებს. ბატონმა ნიუტონმა გამოაქვეყნა თავისი ცნობილი ნაშრომი "", რომელშიც მან გამოავლინა კლასიკური მექანიკის სამი ფუნდამენტური კანონი (ნიუტონის ცნობილი კანონები).

ნიუტონის პირველი კანონი

მაგალითად, მექანიკის კანონები ზუსტად იგივეა სატვირთო მანქანის უკანა ნაწილში, როდესაც ის მოძრაობს გზის სწორი მონაკვეთის გასწვრივ მუდმივი სიჩქარით და როდესაც ის დგას. ადამიანს შეუძლია ბურთი ვერტიკალურად ზევით ააგდოს და გარკვეული დროის შემდეგ იმავე ადგილას დაიჭიროს, მიუხედავად იმისა, სატვირთო მანქანა თანაბრად და სწორხაზოვნად მოძრაობს თუ მოსვენებულ მდგომარეობაში. მისთვის ბურთი სწორი ხაზით დაფრინავს. თუმცა, ადგილზე მყოფი გარე დამკვირვებლისთვის ბურთის ტრაექტორია პარაბოლას ჰგავს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ბურთი ფრენის დროს მიწასთან შედარებით მოძრაობს არა მხოლოდ ვერტიკალურად, არამედ ჰორიზონტალურად ინერციით სატვირთო მანქანის მიმართულებით. სატვირთო მანქანის უკანა მყოფი ადამიანისთვის არ აქვს მნიშვნელობა ეს უკანასკნელი მოძრაობს გზის გასწვრივ, თუ სამყარო მუდმივი სიჩქარით მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით, ხოლო სატვირთო მანქანა უძრავად დგას. ამრიგად, დასვენების მდგომარეობა და ერთგვაროვანი სწორხაზოვანი მოძრაობა ფიზიკურად არ განსხვავდება ერთმანეთისგან.

ნიუტონის მეორე კანონი

იმპულსის განმარტებით:

სად არის მასა, არის სიჩქარე.

თუ მატერიალური წერტილის მასა უცვლელი რჩება, მაშინ მასის დროითი წარმოებული არის ნული და განტოლება ხდება:

ნიუტონის მესამე კანონი

ნებისმიერი ორი სხეულისთვის (მოდით დავარქვათ მათ სხეული 1 და სხეული 2), ნიუტონის მესამე კანონი ამბობს, რომ სხეულის 1-ის მოქმედების ძალა 2 სხეულზე თან ახლავს აბსოლუტური მნიშვნელობით ტოლი, მაგრამ მიმართულების საწინააღმდეგო ძალის გამოჩენას, რომელიც მოქმედებს. სხეულზე 1 სხეული 2-დან. მათემატიკურად, კანონი ასე იწერება:

ეს კანონი ნიშნავს, რომ ძალები ყოველთვის წარმოიქმნება მოქმედება-რეაქციის წყვილებში. თუ სხეული 1 და სხეული 2 ერთ სისტემაშია, მაშინ ამ სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად სისტემაში მთლიანი ძალა ნულის ტოლია:

ეს ნიშნავს, რომ დახურულ სისტემაში არ არის გაუწონასწორებელი შინაგანი ძალები. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ დახურული სისტემის მასის ცენტრი (ანუ ის, რომელზეც გავლენას არ ახდენს გარე ძალები) ვერ მოძრაობს აჩქარებით. სისტემის ცალკეულ ნაწილებს შეუძლიათ აჩქარება, მაგრამ მხოლოდ ისე, რომ სისტემა მთლიანობაში რჩება მოსვენების მდგომარეობაში ან ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობაში. თუმცა, თუ გარე ძალები მოქმედებენ სისტემაზე, მაშინ მისი მასის ცენტრი დაიწყებს მოძრაობას მიღებული გარე ძალის პროპორციული აჩქარებით და სისტემის მასის უკუპროპორციული.

ფუნდამენტური ურთიერთქმედება

ბუნებაში არსებული ყველა ძალა ემყარება ოთხი ტიპის ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებას. ყველა სახის ურთიერთქმედების გავრცელების მაქსიმალური სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში. ელექტრომაგნიტური ძალები მოქმედებს ელექტრულად დამუხტულ სხეულებს შორის, გრავიტაციული ძალები მოქმედებს მასიურ ობიექტებს შორის. ძლიერი და სუსტი ჩნდება მხოლოდ ძალიან მცირე დისტანციებზე და პასუხისმგებელია სუბატომურ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედებებზე, მათ შორის ნუკლეონებზე, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვებს.

ძლიერი და სუსტი ურთიერთქმედების ინტენსივობა იზომება ენერგიის ერთეული(ელექტრონვოლტი), არა ძალის ერთეულიდა, შესაბამისად, ტერმინი „ძალის“ გამოყენება მათზე აიხსნება ანტიკურ დროიდან მიღებული ტრადიციით, რათა აეხსნათ გარემომცველი სამყაროს ნებისმიერი ფენომენი თითოეული ფენომენისთვის სპეციფიკური „ძალების“ მოქმედებით.

ძალის ცნება არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუბატომური სამყაროს ფენომენებზე. ეს არის კონცეფცია კლასიკური ფიზიკის არსენალიდან, რომელიც დაკავშირებულია (თუნდაც მხოლოდ ქვეცნობიერად) ნიუტონის იდეებთან დისტანციაზე მოქმედი ძალების შესახებ. სუბატომურ ფიზიკაში ასეთი ძალები აღარ არსებობს: ისინი ჩანაცვლებულია ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედებით, რომელიც ხდება ველების მეშვეობით, ანუ სხვა ნაწილაკებით. ამიტომ მაღალი ენერგიის ფიზიკოსები თავს არიდებენ სიტყვის გამოყენებას ძალასიტყვით ჩაანაცვლა ურთიერთქმედება.

ურთიერთქმედების თითოეული ტიპი განპირობებულია ურთიერთქმედების შესაბამისი მატარებლების გაცვლით: გრავიტაციული - გრავიტონების გაცვლა (არსებობა ექსპერიმენტულად არ არის დადასტურებული), ელექტრომაგნიტური - ვირტუალური ფოტონები, სუსტი - ვექტორული ბოზონები, ძლიერი - გლუონები (და დიდ დისტანციებზე - მეზონები). ამჟამად, ელექტრომაგნიტური და სუსტი ურთიერთქმედებები გაერთიანებულია უფრო ფუნდამენტურ ელექტროსუსტ ურთიერთქმედებაში. მიმდინარეობს ოთხივე ფუნდამენტური ურთიერთქმედების ერთში გაერთიანების მცდელობები (ე.წ. დიდი ერთიანი თეორია).

ბუნებაში გამოვლენილი ძალების მთელი მრავალფეროვნება, პრინციპში, შეიძლება შემცირდეს ამ ოთხ ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებამდე. მაგალითად, ხახუნი არის ელექტრომაგნიტური ძალების გამოვლინება, რომლებიც მოქმედებენ კონტაქტში მყოფი ორი ზედაპირის ატომებს შორის და პაულის გამორიცხვის პრინციპი, რომელიც ხელს უშლის ატომებს ერთმანეთის არეში შეღწევაში. ძალა, რომელიც წარმოიქმნება ზამბარის დეფორმაციისას, აღწერილი ჰუკის კანონით, ასევე არის ელექტრომაგნიტური ძალების შედეგი ნაწილაკებს შორის და პაულის გამორიცხვის პრინციპს შორის, რაც აიძულებს ნივთიერების კრისტალური ბადის ატომებს წონასწორობის პოზიციასთან ახლოს იყოს. .

თუმცა, პრაქტიკაში ძალთა მოქმედების საკითხის ასეთი დეტალური განხილვა პრობლემის პირობების მიხედვით არა მხოლოდ მიზანშეწონილი, არამედ უბრალოდ შეუძლებელი გამოდის.

გრავიტაცია

გრავიტაცია ( გრავიტაცია) - უნივერსალური ურთიერთქმედება ნებისმიერი სახის მატერიას შორის. კლასიკური მექანიკის ფარგლებში იგი აღწერილია უნივერსალური მიზიდულობის კანონით, რომელიც ჩამოყალიბებულია ისააკ ნიუტონის მიერ თავის ნაშრომში „ბუნებრივი ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები“. ნიუტონმა მიიღო აჩქარების სიდიდე, რომლითაც მთვარე მოძრაობს დედამიწის ირგვლივ, გამოთვლებისას ვივარაუდოთ, რომ გრავიტაციული ძალა მცირდება გრავიტაციული სხეულიდან მანძილის კვადრატთან ერთად. გარდა ამისა, მან ასევე აღმოაჩინა, რომ აჩქარება, რომელიც გამოწვეულია ერთი სხეულის მეორეზე მიზიდულობით, ამ სხეულების მასების ნამრავლის პროპორციულია. ამ ორი დასკვნის საფუძველზე ჩამოყალიბდა მიზიდულობის კანონი: ნებისმიერი მატერიალური ნაწილაკი ერთმანეთისკენ იზიდავს ძალით, რომელიც პირდაპირპროპორციულია მასების ნამრავლის ( და ) და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა:

აქ არის გრავიტაციული მუდმივი, რომლის მნიშვნელობა პირველად ჰენრი კავენდიშმა თავის ექსპერიმენტებში მიიღო. ამ კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ მიიღოთ ფორმულები თვითნებური ფორმის სხეულების მიზიდულობის ძალის გამოსათვლელად. ნიუტონის გრავიტაციის თეორია კარგად აღწერს მზის სისტემის პლანეტებისა და მრავალი სხვა ციური სხეულების მოძრაობას. თუმცა, იგი ეფუძნება გრძელვადიანი მოქმედების კონცეფციას, რომელიც ეწინააღმდეგება ფარდობითობის თეორიას. მაშასადამე, გრავიტაციის კლასიკური თეორია არ გამოიყენება სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრავი სხეულების მოძრაობის, უკიდურესად მასიური ობიექტების გრავიტაციული ველების (მაგალითად, შავი ხვრელების) და ასევე ცვლადი გრავიტაციული ველების აღსაწერად. მოძრავი სხეულები მათგან დიდ მანძილზე.

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება

ელექტროსტატიკური ველი (ფიქსირებული მუხტების ველი)

ფიზიკის განვითარებამ მას შემდეგ, რაც ნიუტონმა სამ ძირითად (სიგრძე, მასა, დრო) რაოდენობას დაამატა ელექტრული მუხტი C განზომილებით. თუმცა, გაზომვის მოხერხებულობაზე დაფუძნებული პრაქტიკის მოთხოვნებიდან გამომდინარე, ელექტრული დენი განზომილებით I იყო. ხშირად გამოიყენება მუხტის ნაცვლად და მე = Cთ − 1 . მუხტის ერთეული არის კულონი, ხოლო დენის ერთეული არის ამპერი.

ვინაიდან მუხტი, როგორც ასეთი, არ არსებობს მისი მატარებელი სხეულისგან დამოუკიდებლად, სხეულების ელექტრული ურთიერთქმედება ვლინდება მექანიკაში განხილული იგივე ძალის სახით, რაც იწვევს აჩქარებას. ვაკუუმში ორი "წერტილი მუხტის" ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებისას გამოიყენება კულონის კანონი:

სად არის მანძილი მუხტებს შორის და ε 0 ≈ 8,854187817 10 −12 F/m. ამ სისტემის ერთგვაროვან (იზოტროპულ) ნივთიერებაში ურთიერთქმედების ძალა მცირდება ε კოეფიციენტით, სადაც ε არის საშუალო დიელექტრიკული მუდმივი.

ძალის მიმართულება ემთხვევა წერტილოვანი მუხტების დამაკავშირებელ ხაზს. გრაფიკულად, ელექტროსტატიკური ველი ჩვეულებრივ გამოსახულია, როგორც ძალის ხაზების სურათი, რომლებიც წარმოსახვითი ტრაექტორიებია, რომლებზეც მოძრაობს მასის გარეშე დამუხტული ნაწილაკი. ეს ხაზები იწყება ერთიდან და მთავრდება მეორე ბრალდებით.

ელექტრომაგნიტური ველი (DC ველი)

მაგნიტური ველის არსებობა ჯერ კიდევ შუა საუკუნეებში აღიარეს ჩინელებმა, რომლებმაც გამოიყენეს "მოსიყვარულე ქვა" - მაგნიტი, როგორც მაგნიტური კომპასის პროტოტიპი. გრაფიკულად, მაგნიტური ველი ჩვეულებრივ გამოსახულია ძალის დახურული ხაზების სახით, რომელთა სიმკვრივე (როგორც ელექტროსტატიკური ველის შემთხვევაში) განსაზღვრავს მის ინტენსივობას. ისტორიულად, მაგნიტური ველის ვიზუალიზაციის ვიზუალური ხერხი იყო რკინის ჩირქები, რომლებიც ასხამდნენ, მაგალითად, მაგნიტზე მოთავსებულ ფურცელზე.

მიღებული ძალების ტიპები

ელასტიური ძალა- სხეულის დეფორმაციის შედეგად წარმოქმნილი ძალა და ეწინააღმდეგება ამ დეფორმაციას. ელასტიური დეფორმაციების შემთხვევაში პოტენციურია. ელასტიურ ძალას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება, არის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. ელასტიური ძალა მიმართულია გადაადგილების საწინააღმდეგოდ, ზედაპირის პერპენდიკულარულად. ძალის ვექტორი მოლეკულების გადაადგილების მიმართულების საპირისპიროა.

ხახუნის ძალა- ძალა, რომელიც წარმოიქმნება მყარი სხეულების ფარდობითი მოძრაობიდან და ეწინააღმდეგება ამ მოძრაობას. ეხება დისპაციურ ძალებს. ხახუნის ძალას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება, არის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. ხახუნის ძალის ვექტორი მიმართულია სიჩქარის ვექტორის საპირისპიროდ.

საშუალო წინააღმდეგობის ძალა- ძალა, რომელიც წარმოიქმნება მყარი სხეულის მოძრაობით თხევად ან აირად გარემოში. ეხება დისპაციურ ძალებს. წინააღმდეგობის ძალას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება, არის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. წინააღმდეგობის ძალის ვექტორი მიმართულია სიჩქარის ვექტორის საპირისპიროდ.

ნორმალური დამხმარე რეაქციის ძალა- ელასტიური ძალა, რომელიც მოქმედებს სხეულზე საყრდენი მხრიდან. მიმართულია საყრდენის ზედაპირზე პერპენდიკულურად.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალები- ფაზის მონაკვეთის ზედაპირზე წარმოქმნილი ძალები. მას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება, არის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მაკროსკოპული გამოვლინება. დაძაბულობის ძალა მიმართულია ინტერფეისის მიმართ ტანგენციურად; წარმოიქმნება ფაზის საზღვარზე მდებარე მოლეკულების არაკომპენსირებული მიზიდულობის გამო ფაზის საზღვარზე არ განლაგებული მოლეკულებით.

ოსმოსური წნევა

ვან დერ ვაალის ძალები- ელექტრომაგნიტური ინტერმოლეკულური ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულების პოლარიზაციისა და დიპოლების წარმოქმნის შედეგად. ვან დერ ვაალის ძალები სწრაფად მცირდება მანძილის მატებასთან ერთად.

ინერციის ძალაარის ფიქტიური ძალა, რომელიც შემოტანილია არაინერციულ საცნობარო ჩარჩოებში, რათა შესრულდეს მათში ნიუტონის მეორე კანონი. კერძოდ, ერთგვაროვნად აჩქარებულ სხეულთან დაკავშირებული საცნობარო ჩარჩოში, ინერციის ძალა მიმართულია აჩქარების საწინააღმდეგოდ. მთლიანი ინერციული ძალიდან მოხერხებულობისთვის შეიძლება განვასხვავოთ ცენტრიდანული ძალა და კორიოლისის ძალა.

შედეგიანი

სხეულის აჩქარების გამოთვლისას მასზე მოქმედი ყველა ძალა იცვლება ერთი ძალით, რომელსაც ეწოდება შედეგი. ეს არის სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის გეომეტრიული ჯამი. ამ შემთხვევაში, თითოეული ძალის მოქმედება არ არის დამოკიდებული სხვების მოქმედებაზე, ანუ ყოველი ძალა ანიჭებს სხეულს ისეთ აჩქარებას, რომელსაც სხვა ძალების მოქმედების არარსებობის შემთხვევაში მისცემს. ამ განცხადებას ეწოდება ძალების მოქმედების დამოუკიდებლობის პრინციპი (სუპერპოზიციის პრინციპი).

იხილეთ ასევე

წყაროები

• გრიგორიევი V.I., Myakishev G. Ya. - ”ძალები ბუნებაში”
• ლანდაუ, ლ.დ., ლიფშიცი, ე.მ.მექანიკა - მე-5 გამოცემა, სტერეოტიპული. - M .: Fizmatlit, 2004. - 224გვ. - („თეორიული ფიზიკა“, ტომი I). - .

შენიშვნები

1. ლექსიკონი. დედამიწის ობსერვატორია. NASA. – „ძალა – ნებისმიერი გარეგანი ფაქტორი, რომელიც იწვევს თავისუფალი სხეულის მოძრაობის ცვლილებას ან ფიქსირებულ სხეულში შინაგანი სტრესების წარმოქმნას“.(ინგლისური)
2. ბრონშტეინი I. N. Semendyaev K. A. მათემატიკის სახელმძღვანელო. მ.: გამომცემლობა "ნაუკა" საცნობარო ფიზიკურ-მათემატიკური ლიტერატურის სარედაქციო კოლეგია 1964 წ.
3. ფეინმანი, რ.პ., ლეიტონი, რ.ბ., სენდსი, მ.ლექციები ფიზიკაზე, ტომი 1 - ედისონ-ვესლი, 1963 წ.(ინგლისური)

სვეტა. ეს სტატია მკითხველს გამოავლენს ფოტონების თვისებებს, რაც მათ საშუალებას მისცემს დაადგინონ, რატომ მოდის სინათლე სხვადასხვა სიკაშკაშით.

ნაწილაკი თუ ტალღა?

მეოცე საუკუნის დასაწყისში მეცნიერები გაოცებულნი იყვნენ სინათლის კვანტების - ფოტონების ქცევით. ერთის მხრივ, ჩარევა და დიფრაქცია საუბრობდა მათ ტალღურ არსზე. ამიტომ სინათლეს ახასიათებდა ისეთი თვისებები, როგორიცაა სიხშირე, ტალღის სიგრძე და ამპლიტუდა. მეორეს მხრივ, მათ დაარწმუნეს სამეცნიერო საზოგადოება, რომ ფოტონები გადასცემენ იმპულსს ზედაპირებზე. ეს შეუძლებელი იქნებოდა ნაწილაკებს მასა რომ არ ჰქონდეთ. ამრიგად, ფიზიკოსებს უნდა ეღიარებინათ: ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არის როგორც ტალღა, ასევე მატერიალური ობიექტი.

ფოტონის ენერგია

როგორც აინშტაინმა დაამტკიცა, მასა არის ენერგია. ეს ფაქტი ადასტურებს ჩვენს ცენტრალურ მნათობას, მზეს. თერმობირთვული რეაქცია აქცევს მაღალ შეკუმშული აირის მასას სუფთა ენერგიად. მაგრამ როგორ განვსაზღვროთ გამოსხივებული გამოსხივების სიმძლავრე? რატომ არის, მაგალითად, დილით მზის შუქის ინტენსივობა უფრო დაბალი, ვიდრე შუადღისას? წინა პარაგრაფში აღწერილი მახასიათებლები ურთიერთდაკავშირებულია კონკრეტული ურთიერთობებით. და ისინი ყველა მიუთითებენ ენერგიაზე, რომელსაც ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ატარებს. ეს მნიშვნელობა იცვლება ზემოთ, როდესაც:

• ტალღის სიგრძის შემცირება;
• მზარდი სიხშირე.

რა არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ენერგია?

ფოტონი განსხვავდება სხვა ნაწილაკებისგან. მისი მასა და შესაბამისად მისი ენერგია არსებობს მხოლოდ მანამ, სანამ ის მოძრაობს სივრცეში. დაბრკოლებასთან შეჯახებისას სინათლის კვანტი ზრდის მის შინაგან ენერგიას ან აძლევს მას კინეტიკურ მომენტს. მაგრამ თავად ფოტონი წყვეტს არსებობას. იმისდა მიხედვით, თუ რა არის დაბრკოლება, ხდება სხვადასხვა ცვლილებები.

1. თუ დაბრკოლება მყარი სხეულია, მაშინ ყველაზე ხშირად შუქი ათბობს მას. შესაძლებელია შემდეგი სცენარებიც: ფოტონი იცვლის მიმართულებას, ასტიმულირებს ქიმიურ რეაქციას ან იწვევს ერთ-ერთ ელექტრონს ორბიტაზე დატოვებას და სხვა მდგომარეობაში გადასვლას (ფოტოელექტრული ეფექტი).
2. თუ დაბრკოლება არის ერთი მოლეკულა, მაგალითად, გაზის იშვიათი ღრუბლიდან გარე სივრცეში, მაშინ ფოტონი აიძულებს მის ყველა ბმას უფრო ძლიერ ვიბრაციას.
3. თუ დაბრკოლება არის მასიური სხეული (მაგალითად, ვარსკვლავი ან თუნდაც გალაქტიკა), მაშინ სინათლე დამახინჯებულია და იცვლის მოძრაობის მიმართულებას. ეს ეფექტი ემყარება კოსმოსის შორეულ წარსულში „შეხედვის“ უნარს.

მეცნიერება და კაცობრიობა

მეცნიერული მონაცემები ხშირად რაღაც აბსტრაქტული, სიცოცხლისთვის მიუღებელია. ეს ასევე ხდება სინათლის მახასიათებლებით. როდესაც საქმე ეხება ვარსკვლავების გამოსხივების ექსპერიმენტებს ან გაზომვას, მეცნიერებმა უნდა იცოდნენ აბსოლუტური მნიშვნელობები (მათ უწოდებენ ფოტომეტრულს). ეს ცნებები, როგორც წესი, გამოხატულია ენერგიისა და სიმძლავრის თვალსაზრისით. შეგახსენებთ, რომ სიმძლავრე გულისხმობს ენერგიის ცვლილების სიჩქარეს დროის ერთეულზე და ზოგადად აჩვენებს სამუშაოს რაოდენობას, რომელიც სისტემას შეუძლია. მაგრამ ადამიანი შეზღუდულია რეალობის აღქმის უნარით. მაგალითად, კანი გრძნობს სითბოს, მაგრამ თვალი ვერ ხედავს ინფრაწითელი გამოსხივების ფოტონს. იგივე პრობლემა მანათობელი ინტენსივობის ერთეულებთან დაკავშირებით: ძალა, რომელსაც რადიაცია რეალურად აჩვენებს, განსხვავდება იმ ძალისგან, რომელსაც ადამიანის თვალი აღიქვამს.

ადამიანის თვალის სპექტრული მგრძნობელობა

შეგახსენებთ, რომ ქვემოთ განხილული იქნება საშუალო მაჩვენებლებზე. ყველა ადამიანი განსხვავებულია. ზოგი საერთოდ არ აღიქვამს ინდივიდუალურ ფერებს (დალტონიკი). სხვებისთვის ფერის კულტურა არ ემთხვევა მიღებულ სამეცნიერო თვალსაზრისს. მაგალითად, იაპონელები არ განასხვავებენ მწვანეს და ლურჯს, ხოლო ბრიტანელები - ლურჯი და ლურჯი. ამ ენებში სხვადასხვა ფერები ერთი სიტყვით აღინიშნება.

მანათობელი ინტენსივობის ერთეული დამოკიდებულია საშუალო ადამიანის თვალის სპექტრულ მგრძნობელობაზე. მაქსიმალური დღის სინათლე ეცემა ფოტონს, რომლის ტალღის სიგრძეა 555 ნანომეტრი. ეს ნიშნავს, რომ მზის შუქზე ადამიანი ყველაზე კარგად ხედავს მწვანე ფერს. ღამის ხედვის მაქსიმუმი არის ფოტონი, რომლის ტალღის სიგრძეა 507 ნანომეტრი. ამიტომ მთვარის ქვეშ ადამიანები უკეთ ხედავენ ლურჯ ობიექტებს. შებინდებისას ყველაფერი განათებაზეა დამოკიდებული: რაც უფრო კარგია, მით უფრო „მწვანე“ ხდება მაქსიმალური ფერი, რომელსაც ადამიანი აღიქვამს.

ადამიანის თვალის სტრუქტურა

თითქმის ყოველთვის, როდესაც საქმე მხედველობას ეხება, ჩვენ ვამბობთ იმას, რასაც თვალი ხედავს. ეს არასწორი განცხადებაა, რადგან ტვინი პირველ რიგში აღიქვამს. თვალი არის მხოლოდ ინსტრუმენტი, რომელიც გადასცემს ინფორმაციას სინათლის გამომუშავების შესახებ მთავარ კომპიუტერზე. და, როგორც ნებისმიერ ხელსაწყოს, ფერის აღქმის მთელ სისტემას აქვს თავისი შეზღუდვები.

ადამიანის ბადურაზე ორი სხვადასხვა ტიპის უჯრედია - გირჩები და წნელები. პირველები პასუხისმგებელნი არიან დღის ხედვაზე და უკეთ აღიქვამენ ფერებს. ეს უკანასკნელი უზრუნველყოფს ღამის ხედვას, ჯოხების წყალობით ადამიანი განასხვავებს შუქსა და ჩრდილს. მაგრამ ისინი კარგად ვერ აღიქვამენ ფერებს. ჩხირები ასევე უფრო მგრძნობიარეა მოძრაობის მიმართ. ამიტომ, თუ ადამიანი მთვარიან პარკში ან ტყეში გადის, ამჩნევს ტოტების ყოველ რხევას, ქარის ყოველ ამოსუნთქვას.

ამ განცალკევების ევოლუციური მიზეზი მარტივია: ჩვენ გვაქვს ერთი მზე. მთვარე ანათებს არეკლილი შუქით, რაც იმას ნიშნავს, რომ მისი სპექტრი დიდად არ განსხვავდება ცენტრალური მნათობის სპექტრისგან. ამიტომ დღე ორ ნაწილად იყოფა – განათებულ და ბნელად. თუ ადამიანები ცხოვრობდნენ ორი ან სამი ვარსკვლავისგან შემდგარ სისტემაში, მაშინ ჩვენს ხედვას ალბათ მეტი კომპონენტი ექნებოდა, რომელთაგან თითოეული ადაპტირებულია ერთი მნათობის სპექტრზე.

უნდა ითქვას, რომ ჩვენს პლანეტაზე არსებობენ არსებები, რომელთა მხედველობა განსხვავდება ადამიანისგან. მაგალითად, უდაბნოს მაცხოვრებლები ინფრაწითელ შუქს თვალებით ამჩნევენ. ზოგიერთ თევზს შეუძლია ულტრაიისფერი სხივების მახლობლად დანახვა, რადგან ეს გამოსხივება ყველაზე ღრმად აღწევს წყლის სვეტში. ჩვენი შინაური ცხოველი კატები და ძაღლები ფერებს განსხვავებულად აღიქვამენ და მათი სპექტრი შემცირებულია: ისინი უკეთ ადაპტირებენ ქიაროსკუროს.

მაგრამ ადამიანები ყველა განსხვავებულია, როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ. კაცობრიობის ზოგიერთი წარმომადგენელი ხედავს ინფრაწითელ სინათლეს. ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მათ არ დასჭირდებათ თერმული კამერები, მაგრამ მათ შეუძლიათ აღიქვან ოდნავ წითელი ჩრდილები, ვიდრე უმეტესობა. სხვებმა განავითარეს სპექტრის ულტრაიისფერი ნაწილი. ასეთი შემთხვევა აღწერილია, მაგალითად, ფილმში „პლანეტა კა-პაქსი“. მთავარი გმირი ირწმუნება, რომ ის სხვა ვარსკვლავური სისტემიდან მოვიდა. ექსპერტიზამ დაადგინა, რომ მას ჰქონდა ულტრაიისფერი გამოსხივების დანახვის უნარი.

ეს ამტკიცებს, რომ პროტი უცხოპლანეტელია? არა. ზოგიერთ ადამიანს შეუძლია ამის გაკეთება. გარდა ამისა, ახლო ულტრაიისფერი მჭიდროდ არის ხილული სპექტრის მიმდებარედ. გასაკვირი არ არის, რომ ზოგიერთი ადამიანი ცოტა მეტს იღებს. მაგრამ სუპერმენი ნამდვილად არ არის დედამიწიდან: რენტგენის სპექტრი ძალიან შორს არის ხილულიდან, რომ ასეთი ხედვა არ იყოს ახსნილი ადამიანის თვალსაზრისით.

აბსოლუტური და ფარდობითი ერთეულები მანათობელი ნაკადის დასადგენად

სპექტრული მგრძნობელობისგან დამოუკიდებელ რაოდენობას, რომელიც მიუთითებს სინათლის დინებაზე ცნობილი მიმართულებით, ეწოდება "კანდელა". ენერგობლოკი, უკვე უფრო „ადამიანური“ დამოკიდებულებით, ასე გამოითქმის. განსხვავება მხოლოდ ამ ცნებების მათემატიკურ აღნიშვნაშია: აბსოლუტურ მნიშვნელობას აქვს „ე“, ადამიანის თვალთან შედარებით - „υ“. მაგრამ არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ამ კატეგორიების ზომები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ეს გასათვალისწინებელია რეალური პრობლემების გადაჭრისას.

აბსოლუტური და ფარდობითი სიდიდეების ჩამოთვლა და შედარება

იმის გასაგებად, თუ რაში იზომება სინათლის ძალა, საჭიროა შევადაროთ „აბსოლუტური“ და „ადამიანური“ მნიშვნელობები. მარჯვნივ არის წმინდა ფიზიკური ცნებები. მარცხნივ არის მნიშვნელობები, რომლებშიც ისინი იქცევიან ადამიანის თვალის სისტემაში გავლისას.

1. გამოსხივების ძალა იქცევა სინათლის ძალად. ცნებები იზომება კანდელაში.
2. ენერგიის სიკაშკაშე სიკაშკაშეში იქცევა. მნიშვნელობები გამოხატულია კანდელაში კვადრატულ მეტრზე.

რა თქმა უნდა, მკითხველმა აქ ნაცნობი სიტყვები დაინახა. ცხოვრებაში ბევრჯერ ამბობენ: "ძალიან კაშკაშა მზე, მოდი ჩრდილში შევიდეთ" ან "გააკეთე მონიტორი უფრო ნათელი, ფილმი ძალიან ბნელი და ბნელია". ვიმედოვნებთ, რომ სტატიაში ოდნავ გაირკვევა, თუ საიდან გაჩნდა ეს კონცეფცია, ასევე რა ჰქვია მანათობელი ინტენსივობის ერთეულს.

"კანდელას" კონცეფციის მახასიათებლები

ეს ტერმინი ზემოთ უკვე აღვნიშნეთ. ჩვენ ასევე ავუხსენით, თუ რატომ გამოიყენება იგივე სიტყვა ფიზიკის სრულიად განსხვავებულ ცნებებზე, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ძალასთან. ასე რომ, სინათლის ინტენსივობის საზომ ერთეულს კანდელა ეწოდება. მაგრამ რის ტოლია? ერთი კანდელა არის შუქის ინტენსივობა ცნობილი მიმართულებით წყაროდან, რომელიც ასხივებს მკაცრად მონოქრომატულ გამოსხივებას 5,4 * 10 14 სიხშირით, ხოლო წყაროს ენერგეტიკული ძალა ამ მიმართულებით არის 1/683 ვატი ერთეული მყარი კუთხით. მკითხველს შეუძლია ადვილად გადაიყვანოს სიხშირე ტალღის სიგრძეზე, ფორმულა ძალიან მარტივია. ჩვენ მოგთხოვთ: შედეგი მდგომარეობს ხილულ ზონაში.

სინათლის ინტენსივობის საზომ ერთეულს მიზეზის გამო „კანდელა“ ეწოდება. ვინც ინგლისური იცის, ახსოვს, რომ სანთელი სანთელია. ადრე, ადამიანის საქმიანობის მრავალი სფერო იზომებოდა ბუნებრივი პარამეტრებით, მაგალითად, ცხენის ძალა, ვერცხლისწყლის მილიმეტრები. ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ სინათლის ინტენსივობის საზომი ერთეული არის კანდელა, ერთი სანთელი. მხოლოდ სანთელი არის ძალიან თავისებური: მკაცრად განსაზღვრული ტალღის სიგრძით და აწარმოებს ფოტონების სპეციფიკურ რაოდენობას წამში.