ოთხი ტიპის ძალები. ძალები ბუნებაში. გრავიტაციული ძალები - ცოდნის ჰიპერმარკეტი

იმის გასაგებად, ღირს თუ არა გააგრძელოთ მოკლე ჩანახატების წერა, რომლებიც სიტყვასიტყვით ხსნიან სხვადასხვა ფიზიკურ მოვლენებსა და პროცესებს სიტყვასიტყვით თითებზე. შედეგმა გააქარწყლა ჩემი ეჭვები. Გავაგრძელებ. მაგრამ იმისათვის, რომ მიუახლოვდეთ საკმაოდ რთულ ფენომენებს, მოგიწევთ პოსტების ცალკეული თანმიმდევრული სერიების გაკეთება. ასე რომ, მზის და სხვა ტიპის ვარსკვლავების სტრუქტურისა და ევოლუციის შესახებ ამბავამდე მისასვლელად, უნდა დავიწყოთ ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების ტიპების აღწერით. დავიწყოთ ამით. ფორმულების გარეშე.
საერთო ჯამში, ფიზიკაში ცნობილია ურთიერთქმედების ოთხი ტიპი. ყველა კარგად ცნობილია გრავიტაციულიდა ელექტრომაგნიტური. და თითქმის უცნობი ფართო საზოგადოებისთვის ძლიერიდა სუსტი. მოდით აღვწეროთ ისინი თანმიმდევრობით.
გრავიტაციული ურთიერთქმედება . ადამიანი მას უძველესი დროიდან იცნობს. რადგან ის მუდმივად იმყოფება დედამიწის მიზიდულობის ველში. სკოლის ფიზიკიდან კი ვიცით, რომ სხეულებს შორის გრავიტაციული ურთიერთქმედების ძალა პროპორციულია მათი მასების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. გრავიტაციული ძალის გავლენით მთვარე ბრუნავს დედამიწის გარშემო, დედამიწა და სხვა პლანეტები მზის გარშემო, ხოლო ეს უკანასკნელი სხვა ვარსკვლავებთან ერთად ჩვენი გალაქტიკის ცენტრის გარშემო.
გრავიტაციული ურთიერთქმედების სიძლიერის საკმაოდ ნელი კლება მანძილთან (მანძილის კვადრატის უკუპროპორციული) აიძულებს ფიზიკოსებს ამ ურთიერთქმედების შესახებ ისაუბრონ, როგორც გრძელვადიანი. გარდა ამისა, სხეულებს შორის მოქმედი გრავიტაციული ურთიერთქმედების ძალები მხოლოდ მიზიდულობის ძალებია.
ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება . ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების უმარტივეს შემთხვევაში, როგორც სკოლის ფიზიკიდან ვიცით, ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს შორის მიზიდულობის ან მოგერიების ძალა პროპორციულია მათი ელექტრული მუხტების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. რაც ძალიან ჰგავს გრავიტაციული ურთიერთქმედების კანონს. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ერთი და იგივე ნიშნის მქონე ელექტრული მუხტები მოგერიდებათ, ხოლო სხვადასხვა ნიშნის მქონეები იზიდავენ. ამიტომ ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას, გრავიტაციის მსგავსად, ფიზიკოსები უწოდებენ გრძელვადიანი.
ამავდროულად, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება უფრო რთულია, ვიდრე გრავიტაციული. სკოლის ფიზიკიდან ვიცით, რომ ელექტრული ველი იქმნება ელექტრული მუხტებით, მაგნიტური მუხტები ბუნებაში არ არსებობს, მაგნიტური ველი კი ელექტრული დენებისაგან.
სინამდვილეში, ელექტრული ველი ასევე შეიძლება შეიქმნას დროში ცვალებადი მაგნიტური ველით, ხოლო მაგნიტური ველი შეიძლება შეიქმნას დროში ცვალებადი ელექტრული ველით. ეს უკანასკნელი გარემოება იძლევა ელექტრომაგნიტური ველის არსებობას ელექტრო მუხტებისა და დენების გარეშე. და ეს შესაძლებლობა რეალიზებულია ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. მაგალითად, რადიოტალღები და სინათლის კვანტები.
ელექტრული და გრავიტაციული ძალების დისტანციური დამოკიდებულების გამო, ბუნებრივია მათი ინტენსივობის შედარება. ასე რომ, ორი პროტონისთვის, გრავიტაციული მიზიდულობის ძალები აღმოჩნდება 10-დან 36-ე ხარისხამდე (მილიარდ მილიარდი მილიარდი მილიარდჯერ) უფრო სუსტი, ვიდრე ელექტროსტატიკური მოგერიების ძალები. ამრიგად, მიკროკოსმოსის ფიზიკაში გრავიტაციული ურთიერთქმედება შეიძლება საკმაოდ გონივრულად იყოს უგულებელყოფილი.
ძლიერი ურთიერთქმედება . ეს - მოკლე დიაპაზონიძალა. იმ გაგებით, რომ ისინი მოქმედებენ მხოლოდ ერთი ფემტომეტრის რიგის დისტანციებზე (მილიმეტრის ერთი ტრილიონედი), ხოლო დიდ მანძილზე მათი გავლენა პრაქტიკულად არ იგრძნობა. უფრო მეტიც, ერთი ფემტომეტრის რიგის მანძილზე, ძლიერი ურთიერთქმედება დაახლოებით ასჯერ უფრო ინტენსიურია, ვიდრე ელექტრომაგნიტური.
სწორედ ამიტომ, ატომის ბირთვში თანაბრად დამუხტული პროტონები ერთმანეთს არ უკუაგდებენ ელექტროსტატიკური ძალებით, არამედ იკავებენ ერთმანეთს ძლიერი ურთიერთქმედებით. რადგან პროტონისა და ნეიტრონის ზომა დაახლოებით ერთი ფემტომეტრია.
სუსტი ურთიერთქმედება . მართლა ძალიან სუსტია. ჯერ ერთი, ის მუშაობს ერთ ფემტომეტრზე ათასჯერ მცირე მანძილზე. და დიდ დისტანციებზე ეს პრაქტიკულად არ იგრძნობა. ამიტომ, ძლიერის მსგავსად, ის კლასს ეკუთვნის მოკლე დიაპაზონი. მეორეც, მისი ინტენსივობა დაახლოებით ას მილიარდჯერ ნაკლებია ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობაზე. სუსტი ურთიერთქმედება პასუხისმგებელია ელემენტარული ნაწილაკების ზოგიერთ დაშლაზე. თავისუფალი ნეიტრონების ჩათვლით.
არსებობს მხოლოდ ერთი ტიპის ნაწილაკები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მატერიასთან მხოლოდ სუსტი ურთიერთქმედების გზით. ეს არის ნეიტრინო. თითქმის ასი მილიარდი მზის ნეიტრინო გადის ჩვენი კანის ყოველ კვადრატულ სანტიმეტრზე ყოველ წამში. და ჩვენ მათ საერთოდ არ ვამჩნევთ. იმ გაგებით, რომ ჩვენი სიცოცხლის განმავლობაში ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ნეიტრინოს რამდენიმე ცალი ურთიერთქმედებს ჩვენი სხეულის ნივთიერებასთან.
ჩვენ არ ვისაუბრებთ თეორიებზე, რომლებიც აღწერენ ყველა ამ ტიპის ურთიერთქმედებას. ჩვენთვის მნიშვნელოვანია სამყაროს ხარისხობრივი სურათი და არა თეორეტიკოსების დახვეწილობა.

სამყაროში არსებობს ოთხი ტიპის ძალები, რომლებიც განსაზღვრავენ ობიექტებს შორის ურთიერთქმედების ბუნებას. ორი მათგანი ცნობილია როგორც გრავიტაციულიდა ელექტრომაგნიტური. ძალა იწვევს ცვლილებებს ამა თუ იმ სისტემაში. გრავიტაციული ძალები კოსმოსში ინარჩუნებენ პლანეტებს თავიანთ ორბიტაზე, მაგალითად, და აგროვებენ კოსმოსურ მტვერს ვარსკვლავების შესაქმნელად. ნიუტონის მოძრაობის კანონები განსაზღვრავს სხეულზე მიმართულ ძალას, როგორც ამ სხეულის მასის ნამრავლს მის მიერ მიღებულ აჩქარებაზე. ელექტრომაგნიტურ ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ ატომებს შორის და შიგნით, უფრო დიდი ეფექტი აქვთ, ვიდრე გრავიტაციული (ურთიერთმიზიდულობა). საპირისპიროდ დამუხტულ პროტონებსა და ელექტრონებს შორის მოქმედი ელექტრული ძალები იცავს ატომებსა და მოლეკულებს დაშლისგან. იგივე ელექტრული ძალები აკავშირებს მყარ და თხევად მასალებს. სამყაროში კიდევ ორი ​​ტიპის ძალებს უწოდებენ ძლიერიდა სუსტი ურთიერთქმედება. ისინი მოქმედებენ მხოლოდ ატომის ბირთვებში და არ ახდენენ გავლენას მთლიან სამყაროზე.

ფიზიკაში კი პირიქით არის ე.წ სტანდარტული მოდელი - ეს არის თეორიული წარმოდგენები (განტოლებათა ნაკრები) სამყაროში არსებულ ობიექტებს შორის ურთიერთქმედების არსებული ოთხი ტიპის ფუნდამენტური ძალების შესახებ. ამ ოთხი ურთიერთქმედებიდან ორი არის ძლიერიდა სუსტი- ჩნდება მხოლოდ ატომის ბირთვებში. მესამე არის ელექტრომაგნიტურიურთიერთქმედება და მეოთხე - გრავიტაციული.

ერთად აღებული, ეს თეორიული ცნებები შესაძლებელს ხდის ნებისმიერი ცნობილი ფუნდამენტური ურთიერთქმედების შედეგის პროგნოზირებას. სუსტი ძალა მართავს რადიოაქტიურ დაშლას. ძლიერი ძალა აკავშირებს ერთმანეთს პროტონებიდა ნეიტრონები(ასევე ე.წ ნუკლეონები)ბირთვებში ატომები,და ასევე აკავშირებს ელემენტარულ ნაწილაკებს ე.წ კვარკები,ნუკლეონში. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ჩართულია სინათლის და სხვა სახის ელექტრომაგნიტური წარმოქმნაში რადიაცია.ის ასევე აკავშირებს ატომებს მოლეკულებში, აყალიბებს ჩვენთვის ცნობილ ყველა ნივთიერებას. გრავიტაციული ურთიერთქმედების წყალობით, პლანეტები ინახება ვარსკვლავის გარშემო, რომლებიც ცირკულირებენ თავიანთ ვარსკვლავებთან ერთად. თანამგზავრებივარსკვლავების გარშემო და თავად ვარსკვლავები მოძრაობენ თავიანთ ორბიტაში გალაქტიკები.

2. ძლიერი ურთიერთქმედება

ძლიერი ურთიერთქმედება ინახავს პროტონებს და ნეიტრონებს ატომის შიგნით. თითოეული ატომი შედგება ცენტრალური დადებითად დამუხტული ბირთვისაგან, რომელიც აგებულია პროტონებისა და ნეიტრონებისაგან და იკავებს ატომის მოცულობის მხოლოდ მცირე ნაწილს, მაგრამ შეიცავს მისი მასის უმეტეს ნაწილს და მის გარშემო გაცილებით მსუბუქი უარყოფითად დამუხტული ელექტრონების ღრუბელს. ატომში ელექტრონების რაოდენობა უდრის ბირთვის დამუხტული ნაწილაკების - პროტონების რაოდენობას და განსაზღვრავს, თუ როგორ დაუკავშირდება მოცემული ატომი მოლეკულაში სხვა ატომებთან. პროტონები არის ელემენტარული ნაწილაკების სამი ტიპიდან ერთ-ერთი, რომლებიც ქმნიან ატომს. ბირთვის ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკები (ნეიტრონები) განსაზღვრავენ მის მასას, მაგრამ არ ახდენენ გავლენას ელექტრონების რაოდენობაზე და, შესაბამისად, თითქმის არ ახდენენ გავლენას მოცემული ატომის სხვებთან კავშირზე.

ატომის ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მის ბირთვში არსებული პროტონების რაოდენობით და ბირთვის გარშემო მოძრავი ელექტრონების შესაბამისი რაოდენობით. ატომის თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია ბირთვში. პროტონისა და ნეიტრონის ცალ-ცალკე მასა დაახლოებით 1800-ჯერ მეტია ელექტრონის მასაზე.

თუმცა, როდესაც ფიზიკოსებმა უფრო ღრმად ჩასწვდნენ ატომის ინტერიერს, აღმოაჩინეს, რომ ნეიტრონი და პროტონი, თავის მხრივ, აგებულია კვარკებიდა თითოეულ მათგანს აქვს სამი კვარკი. თანამედროვე ფიზიკის მთავარი კითხვა არის თუ არა კვარკები აგებული კიდევ უფრო მცირე ნაწილაკებისგან.

ძლიერი ურთიერთქმედება , არის ყველაზე ძლიერი ელემენტარული ნაწილაკების ფუნდამენტური ურთიერთქმედება. ჩართულია ძლიერ ურთიერთქმედებებში ჰადრონები. (ჰადრონები ე.ი. კვარკები, ძლიერ ურთიერთქმედებაში მონაწილე ელემენტარული ნაწილაკები (ბარიონები და მეზონები, ყველა რეზონანსის ჩათვლით).

ძლიერი ურთიერთქმედება დაახლოებით 100-ჯერ აღემატება ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას, მისი მოქმედების რადიუსი დაახლოებით 10-13 სმ. ძლიერი ურთიერთქმედების განსაკუთრებული შემთხვევაა ბირთვული ძალები. ძლიერი ურთიერთქმედების თანამედროვე თეორია არის კვანტური ქრომოდინამიკა.

კვანტური ქრომოდინამიკა არის კვანტური ველის თეორია კვარკებისა და გლუონების ძლიერი ურთიერთქმედების შესახებ, რომელიც ხორციელდება მათ შორის - გლუონების გაცვლით. (გლუონები, ჰიპოთეტური ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკები ნულოვანი მასით და სპინი 1, რომლებიც ურთიერთქმედებენ კვარკებს შორის. კვარკების მსგავსად, გლუონებს აქვთ „ფერის“ კვანტური მახასიათებელი).

ფოტონებისაგან განსხვავებით, გლუონები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, რაც იწვევს, კერძოდ, კვარკებსა და გლუონებს შორის ურთიერთქმედების სიძლიერის ზრდას, როდესაც ისინი შორდებიან ერთმანეთს. ვარაუდობენ, რომ სწორედ ეს თვისება განსაზღვრავს ბირთვული ძალების ხანმოკლე მოქმედებას და ბუნებაში თავისუფალი კვარკების და გლუონების არარსებობას.

3. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება, ფუნდამენტური ურთიერთქმედება, რომელიც მოიცავს ნაწილაკებს, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი (ან მაგნიტური მომენტი). დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მატარებელია ელექტრომაგნიტური ველი, ანუ ველის კვანტები – ფოტონები. „სიძლიერის“ თვალსაზრისით, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება შუალედურ პოზიციას იკავებს ძლიერ და სუსტ ურთიერთქმედებებს შორის და არის გრძელვადიანი. ის განსაზღვრავს ბირთვებსა და ელექტრონებს შორის ურთიერთქმედებას ატომებსა და მოლეკულებში, შესაბამისად, ძალების უმეტესი ნაწილი, რომლებიც თავს იჩენს მაკროსკოპულ მოვლენებში, მცირდება ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებამდე: დრეკადობის ძალები, ხახუნი, ქიმიური კავშირი და ა.შ. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ასევე იწვევს ელექტრომაგნიტური ემისიას. ტალღები, მონაწილეობს სინათლისა და სხვა სახის ელექტრომაგნიტური წარმოქმნაში რადიაცია.

ის ასევე აკავშირებს ატომებს მოლეკულებში, აყალიბებს ჩვენთვის ცნობილ ყველა ნივთიერებას.

1647 წელს,ფრანგი ფიზიკოსი და ფილოსოფოსი პიერ გასენდი ვარაუდობს, რომ ატომები თავდაპირველად გაერთიანდნენ სპეციალურ ჯგუფებად, რომლებსაც მან უწოდა მოლეკულები. ლათ. moles - "მასობრივი", დამამცირებელი სუფიქსით cula).

მაშინვე გაჩნდა კითხვა: როგორ იქმნება კავშირი ატომებს შორის მოლეკულებში? აზრი, რომ ატომები დაკავშირებულია კაკვების საშუალებით, დროთა განმავლობაში შეწყდა ქიმიკოსების დაკმაყოფილება, რადგან. ცხადი გახდა, რომ რთული ქიმიური გარდაქმნები არ შეიძლება აიხსნას პრიმიტიული მექანიკური ურთიერთქმედებით.

XIX საუკუნის დასაწყისში. შვედმა ქიმიკოსმა იენს-იაკობ ბერცელიუსმა შემოგვთავაზა ნათესაობის ელექტროქიმიური თეორია. მას სჯეროდა, რომ ატომები ერთმანეთისკენ იზიდავს თითოეული მათგანის ორი საპირისპირო ელექტრული მუხტის არსებობის გამო, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე.

იდეა, რომ ძალები, რომლებიც ატომებს აკავებენ მოლეკულაში, ელექტრული ხასიათისაა, სწორი აღმოჩნდა, მაგრამ პირველი ნაბიჯები ქიმიური ბმის ბუნების გასაგებად გადაიდგა მხოლოდ ელექტრონის აღმოჩენისა და ელექტრონული თეორიის განვითარების შემდეგ. ატომის სტრუქტურის შესახებ.

1907 წელს რუსმა ქიმიკოსმა ნიკოლაი ალექსანდროვიჩ მოროზოვმა თქვა, რომ ატომებს შორის ქიმიური კავშირი შეიძლება მიღებულ იქნას ელექტრონული წყვილების წარმოქმნით. ეს დაადასტურა 1916 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა გილბერტ-ნიუტონ ლუისმა. ლუისის გამოთვლებით, აღმოჩნდა, რომ მოლეკულა ენერგიულად ყველაზე სტაბილური იქნება, თუ მისი თითოეული ატომის გარშემო რვა ელექტრონული გარსი („ელექტრონული ოქტეტი“) ჩამოყალიბდება. გასაკვირი არ არის, რომ ქიმიურად ინერტულ კეთილშობილურ აირებს აქვთ გარე ელექტრონების ასეთი ნაკრები. ქიმიურ ბმას, ლუისის მიხედვით, წარმოქმნის ერთი, ორი, სამი წყვილი ელექტრონები, რომლებიც მიეკუთვნებიან ორი მეზობელი ატომის რვაეულებს.

ლუისის იდეები გასაგები და მოსახერხებელია, მაგრამ ისინი არ გვაძლევენ ცოდნას იმ ძალების წარმოშობის შესახებ, რომლებიც იწვევენ ნეიტრალური ატომების მიზიდვას და მოლეკულების წარმოქმნას.

1927 წელს თეორიულმა ფიზიკოსებმა წყალბადის მოლეკულის წარმოქმნა ამ გზით ახსნეს. ამ ელემენტის თითოეულ ატომს აქვს ერთი ელექტრონი, რომელიც იკავებს სფერულ ls-ატომურ ორბიტალს და იზიდავს დადებითად დამუხტულ ბირთვს. თუმცა, თუ შესაძლებელია წყალბადის ორი ატომის შეკრება, მაშინ თითოეული ელექტრონი დაიწყებს მიზიდვას ორი ბირთვით, ან (რაც იგივეა) ორივე ბირთვი მიიზიდავს ელექტრონებს.

ამ შემთხვევაში წონასწორობა მყარდება მიზიდულობისა და მოგერიების ძალებს შორის (პროტონ-პროტონი და ელექტრონ-ელექტრონი) და იქმნება სტაბილური დიატომიური წყალბადის მოლეკულა.

იმისთვის, რომ ატომები არ გაიფანტონ, ელექტრონები უნდა გაატარონ რაც შეიძლება მეტი დრო ბირთვებს შორის. როგორ მივაღწიოთ ამას?

ატომების ურთიერთქმედების დროს ატომური ორბიტალები ნაწილობრივ გადაფარავს და შეაღწევს ერთმანეთს. ელექტრონული "ღრუბლების" შეღწევის არეში წარმოიქმნება დამატებითი ელექტრული მუხტი.

ნაწილობრივი გადახურვის რეგიონი დამოუკიდებელი ორბიტალივით იქცევა და აქ მოქმედებს იგივე წესები, რაც ატომური ორბიტალების შევსებისას, პაულის პრინციპის ჩათვლით. ამ პრინციპის მიხედვით, წყალბადის მოლეკულაში ორ ელექტრონს უნდა ჰქონდეს განსხვავებული სპინები (სპინი არის ელექტრონის საკუთარი მაგნიტური მომენტი) - ისინი მითითებულია საპირისპირო მიმართული ისრებით: ↓.

პაულის პრინციპი განმარტავს, თუ რატომ შეუძლებელია ჰელიუმის დიატომური მოლეკულის წარმოქმნა. იმისათვის, რომ ასეთი მოლეკულა, He 2, იყოს სტაბილური, უნდა იყოს ოთხი ელექტრონი გადახურვის რეგიონში. თუმცა, არსებობს სპინის მხოლოდ ორი მიმართულება, რაც ნიშნავს, რომ ბირთვებს შორის შეიძლება იყოს მხოლოდ ორი ელექტრონი. დარჩენილი ელექტრონები ბირთვებს „გააშორებენ“ და ატომები ერთმანეთს დაშორდებიან. მოლეკულა არ არის ჩამოყალიბებული. გადახურვაში მონაწილეობა შეუძლია არა მხოლოდ s-ს, არამედ სხვა ორბიტალებსაც. თუმცა, ატომების ელექტრონული ღრუბლები ერთმანეთს ემთხვევა და შეაღწევს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათ აქვთ მსგავსი ენერგიები და ერთნაირი სიმეტრია. მაგალითად, ფტორი F, რომლის ატომს აქვს ელექტრონული ფორმულა [He] 2s22pK ფტორის თითოეულ ატომს აქვს შვიდი ვალენტური ელექტრონი - ეს არის გარე ელექტრონების სახელი, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან ქიმიური ბმა. |

ატომური ორბიტალები, რომლებიც დაკავებულია ელექტრონების წყვილით, თუნდაც ვალენტური, არ ემთხვევა იმავე მიზეზით, როგორც ჰელიუმის ატომების ორბიტალებს. თუმცა, ფტორის თითოეულ ატომს აქვს ერთი ორბიტალი ერთი (დაუწყვილებელი) ელექტრონით - ეს ორბიტალები შეაღწევენ ერთმანეთში (გადახურვა). გადახურვის რეგიონში განთავსდება ორი ელექტრონი ფტორის ორი ატომიდან, რომელიც მათ მოლეკულაში აკავშირებს.

ორბიტალები შეიძლება გადაფარდეს. ასე იქმნება ბმა HF მოლეკულაში. ფაქტია, რომ წყალბადის ატომის s-ორბიტალი და გვ- ფტორის ატომის ორბიტალებს აქვთ სხვადასხვა ფორმა, მაგრამ ერთი და იგივე სიმეტრია: ატომების ბირთვების დამაკავშირებელი ღერძის გარშემო ბრუნვისას ისინი ემთხვევა საკუთარ თავს. ორივე ატომიდან ერთი ელექტრონი მდებარეობს ამ ორბიტალების გადახურვის რეგიონში. ახლა კი წყვილი ელექტრონი აერთიანებს წყალბადის და ფტორის ატომებს: მიიღება HF მოლეკულა.

სფერულისთვის ს-ორბიტალები, გადახურვის მხოლოდ ერთი შესაძლებლობაა, მაგრამ გვორბიტალებს შეუძლიათ მრავალი გზით გადახურვა. ერთ-ერთი მათგანი ნაჩვენებია ფტორის მოლეკულის მაგალითზე. ეს გადახურვა იწვევს ე.წ σ ბმა. მაგრამ არსებობს კიდევ ერთი შესაძლებლობა - ელექტრონული ღრუბლის გადახურვა გვერდითი რეგიონებით. ამ შემთხვევაში ის ყალიბდება π ბმა, რომელიც გაცილებით სუსტია, ვიდრე σ-დაწყვილება და შეიძლება მხოლოდ მის დამატებით გამოჩნდეს. ამისათვის ორ ატომს უნდა ჰქონდეს გვ-ორბიტალები, რომლებსაც შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ გადახურვაში. ეს შესაძლებლობა არსებობს ჟანგბადის ატომებისთვის. ჟანგბადის ატომის ელექტრონული ფორმულა არის [He] 2s 2 2p 4 და აქ ექვსი ელექტრონი არის ვალენტობა. ჟანგბადის ატომი ერთზეა გვ-ორბიტალი ორ ელექტრონს ატარებს, დანარჩენ ორზე კი - თითო. სწორედ ეს ატომური ორბიტალები ერთჯერადი (დაწყვილებული) ელექტრონებით მონაწილეობენ გადახურვაში.

ორი გვ- ჟანგბადის ორი ატომის ორბიტალები, რომლებიც მდებარეობს მათი ბირთვების დამაკავშირებელი ხაზის გასწვრივ, გადახურულია და ქმნიან σ-ბმას. ა გვ-ორბიტალები ამ ხაზის პერპენდიკულარული ქმნიან დამატებით π-ბმას. ბმა ორმაგი ხდება და მის ფორმირებაში მონაწილეობს ორი წყვილი ელექტრონი. თითქოს ჟანგბადის ატომებმა ორი ხელი გაუწოდა ერთმანეთს.

აზოტის N ატომში (მისი ელექტრონული ფორმულა არის [He] 2s 2 2p 2), შვიდი ელექტრონიდან ხუთი არის ვალენტური, რომელთაგან სამი განლაგებულია სათითაოდ სამზე. გვ-ორბიტალები. როდესაც ორი აზოტის ატომის ელექტრონული ღრუბლები ერთმანეთს ემთხვევა, წარმოიქმნება ერთი σ- და ორი π-ბმა. ეს უკვე სამმაგი კავშირია. იგი გამოირჩევა არაჩვეულებრივი სიძლიერით და ცხადი ხდება, რატომ შედიან N2 აზოტის მოლეკულები ქიმიურ რეაქციებში ასეთი სირთულით. მაგრამ ზოგადად, რამდენიმე ორბიტალის ქონა დაუწყვილებელი ელექტრონებით მოსახერხებელია - შეგიძლიათ შექმნათ რამდენიმე ბმა სხვა ატომებთან. იმის ნაცვლად, რომ გამოიყენოს ორი ბმა ერთმანეთთან შერწყმისთვის O 2 მოლეკულაში, ჟანგბადის ატომს შეუძლია წყალბადის ორი ატომის მიმაგრება - თქვენ მიიღებთ წყლის მოლეკულას H 2 O.

ქიმიური ბმის წარმოქმნის მექანიზმს, რომელშიც თითოეული ატომიდან ერთი ელექტრონი გამოიყენება, გაცვლა ეწოდება. აქ, როგორც ჩანს, ყველა ატომი ცვლის ელექტრონებს.

მაგალითად, თუ ორი ადამიანი გაცვლის ვაშლს, თითოეულს კვლავ ექნება ერთი ვაშლი, ხოლო თუ ისინი გაცვლიან იდეებს, თითოეულს ექნება ორი. და თუ ერთი მათგანი დიდი გამომგონებელია და მას უკვე აქვს ორი იდეა და მის პარტნიორს არა აქვს? ისე, კომუნიკაციის დროს შედეგი იგივე იქნება - ყველას აქვს ორი იდეა, რომელიც გახდება საერთო. ასე რომ, ელექტრონების წყვილი გადახურვის რეგიონში ასევე შეიძლება გამოჩნდეს, როდესაც ორი ორბიტალი გადახურულია - ცარიელი და ორი ელექტრონი. ეს არის დონორ-მიმღები მექანიზმი ქიმიური ბმის ფორმირებისთვის: დონორი ატომი გასცემს უფასოდ, ხოლო მიმღები ატომი იღებს ორ დაწყვილებულ ელექტრონს.

ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების საფუძველზე ახსნილია არა მხოლოდ ელექტრული და მაგნიტური მოვლენები, არამედ ოპტიკური, თერმული და ქიმიური.

4. სუსტი ურთიერთქმედება

სუსტი ურთიერთქმედება, ერთ-ერთი ფუნდამენტური ურთიერთქმედება, რომელშიც მონაწილეობს ყველა ელემენტარული ნაწილაკი (გარდა ფოტონისა). სუსტი ურთიერთქმედება გაცილებით სუსტია, ვიდრე არა მხოლოდ ძლიერი, არამედ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება, მაგრამ განუზომლად უფრო ძლიერი ვიდრე გრავიტაციული. სუსტი ურთიერთქმედების მოსალოდნელი დიაპაზონი არის დაახლოებით 2 10-16 სმ. სუსტი ურთიერთქმედება იწვევს ელემენტარული ნაწილაკების დაშლის უმეტეს ნაწილს, ნეიტრინოს ურთიერთქმედებას მატერიასთან და ა.შ. სუსტი ურთიერთქმედება ხასიათდება პარიტეტის დარღვევა, უცნაურობა, ხიბლი “ და სხვ. კონ. 60-იანი წლები შეიქმნა სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ერთიანი თეორია (ე.წ. ელექტროსუსტი ურთიერთქმედება).

პარიტეტიკვანტური რიცხვი, რომელიც ახასიათებს ფიზიკური სისტემის ან ელემენტარული ნაწილაკის ტალღური ფუნქციის სიმეტრიას ზოგიერთი დისკრეტული გარდაქმნების დროს: თუ y არ ცვლის ნიშანს ასეთი ტრანსფორმაციის დროს, მაშინ პარიტეტი დადებითია, თუ ცვლის, მაშინ პარიტეტი არის უარყოფითი. აბსოლუტურად ნეიტრალური ნაწილაკებისთვის (ან სისტემებისთვის), რომლებიც იდენტურია მათი ანტინაწილაკებისთვის, სივრცითი პარიტეტის გარდა, შეიძლება შემოვიტანოთ მუხტის პარიტეტისა და კომბინირებული პარიტეტის ცნებები (სხვა ნაწილაკებისთვის მათი ანტინაწილაკებით ჩანაცვლება ცვლის თავად ტალღის ფუნქციას).

უცნაურობა(S), ჰადრონების დამახასიათებელი მთელი რიცხვი (ნულოვანი, დადებითი ან უარყოფითი) კვანტური რიცხვი. ნაწილაკების და ანტინაწილაკების უცნაურობა საპირისპიროა ნიშნით. S≠0 ჰადრონებს უცნაურს უწოდებენ. უცნაურობა შენარჩუნებულია ძლიერ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებაში, მაგრამ იშლება (1-ით) სუსტი ურთიერთქმედებისას.

"ხიბლი"(ხიბლი, ხიბლი), კვანტური რიცხვი, რომელიც ახასიათებს ჰადრონებს (ან კვარკებს); შენარჩუნებულია ძლიერ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებაში, მაგრამ იშლება სუსტი ურთიერთქმედებით. ნაწილაკებს, რომლებსაც არ აქვთ ნულოვანი "ხიბლის" მნიშვნელობა, უწოდებენ "მოხიბლულ" ნაწილაკებს.

სუსტი ძალა, მაგალითად, მართავს რადიოაქტიურ დაშლას.

რადიოაქტიური დაშლა - ეს არის ნივთიერების რადიოაქტიური ატომების რაოდენობის თანდათანობითი შემცირება სპონტანური ბირთვული დაშლის დროს, რის შედეგადაც ეს ატომები გადადიან არასტაბილური მდგომარეობიდან სტაბილურ მდგომარეობაში. ამ ატომების ნახევარს დაშლის დროს სჭირდება ნახევარგამოყოფის პერიოდი. რადიოაქტიური დაშლის პროცესს თან ახლავს ალფა ნაწილაკების, ნუკლეონების, ელექტრონების და გამა სხივების ემისია, პირდაპირ არასტაბილური ატომური ბირთვებიდან ან ბირთვული რეაქციის გამო.

რადიოაქტიური დაშლა ბუნებრივი პროცესია, რომელიც მუდმივად მიმდინარეობს ჩვენს ირგვლივ. ეს არის ისეთი ელემენტების რადიოაქტიური დაშლა, როგორიცაა ურანი, თორიუმი და კალიუმი, რომელიც ათბობს დედამიწის შიდა ნაწილს. დედამიწის ბირთვის შიდა სითბო ასევე წარმოიქმნება ვარსკვლავების სხეულში წარმოქმნილი ელემენტების რადიოაქტიური დაშლით, რომლებიც დიდი აფეთქების შედეგად შედიან პრიმიტიული დედამიწის შემადგენლობაში. ეს იგივე სითბო, თავის მხრივ, აძლიერებს დედამიწის ტექტონიკურ აქტივობას.

დრო, რომელსაც სჭირდება რადიოაქტიური მასალის მოცემული რაოდენობის ნახევარი დაშლა (გამოთავისუფლებული ენერგიით) ნახევარგამოყოფის პერიოდი ეწოდება. ატომი იშლება ატომის ბირთვის გაყოფით (ან გაყოფით) და გადადის არასტაბილური მდგომარეობიდან სტაბილურ მდგომარეობაში. ყველა რადიოაქტიური ნივთიერება დროთა განმავლობაში სტაბილურ მდგომარეობას აღწევს და ამ პროცესს თან ახლავს მაიონებელი გამოსხივების გამოსხივება. სხვადასხვა რადიოაქტიური მასალების ნახევარგამოყოფის პერიოდი მერყეობს წამის მემილიონედზე ნაკლებიდან მილიონ წლამდე. ნებისმიერი ნივთიერების ნახევარგამოყოფის პერიოდი მუდმივია და დამოუკიდებელია ფიზიკური პირობებისგან, როგორიცაა წნევა ან ტემპერატურა. მაშასადამე, რადიოაქტიურობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დროის ინტერვალების შესაფასებლად ბირთვების იმ ფრაქციის გაზომვით, რომლებმაც უკვე განიცადეს დაშლა. მაგალითად, ნამარხებში დარჩენილი ნახშირბადის რაოდენობის გაზომვით, შეგიძლიათ გაიგოთ რამდენი ხნის წინ წარმოიქმნა ეს ნამარხი მასალა.

რადიოაქტიური ნივთიერებების ნახევარგამოყოფის პერიოდი, რომლებიც უდიდეს საფრთხეს უქმნის კაცობრიობას, არც ძალიან ხანმოკლეა და არც ძალიან გრძელი. ხანმოკლე ნივთიერებები ისე სწრაფად კარგავენ აქტივობას, რომ საშიში არ არის. ძალიან გრძელვადიანი მასალების რადიოაქტიურობა იმდენად ნელა მცირდება, რომ მათგან მავნე მაიონებელი გამოსხივება პრაქტიკულად უვნებელია.

5. გრავიტაციული ურთიერთქმედება

გრავიტაციული ურთიერთქმედება, უნივერსალური (ყველა სახის მატერიის თანდაყოლილი) ურთიერთქმედება, ელემენტარული ნაწილაკების ფუნდამენტური ურთიერთქმედებებიდან ყველაზე სუსტი, აქვს მიზიდულობის ხასიათი.

თუ ეს ურთიერთქმედება შედარებით სუსტია და სხეულები ნელა მოძრაობენ ვაკუუმში სინათლის სიჩქარესთან შედარებით. თან, მაშინ მოქმედებს ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ძლიერი ველებისა და სიჩქარის შედარების შემთხვევაში გ, აუცილებელია ა.აინშტაინის მიერ შექმნილი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის (GR) გამოყენება, რომელიც წარმოადგენს ნიუტონის გრავიტაციის თეორიის განზოგადებას, რომელიც დაფუძნებულია თეორიის სპეციალურ ფარდობითობაზე. ფარდობითობის ზოგადი თეორია ემყარება ეკვივალენტურობის პრინციპს - სიმძიმის ძალებისა და ინერციის ძალების ლოკალურ განსხვავებულობას, რომლებიც წარმოიქმნება საცნობარო ჩარჩოს აჩქარებისას. ეს პრინციპი გამოიხატება იმაში, რომ მოცემულ გრავიტაციულ ველში ნებისმიერი მასის და ფიზიკური ბუნების სხეულები ერთნაირად მოძრაობენ იმავე საწყის პირობებში. აინშტაინის თეორია აღწერს გრავიტაციას, როგორც ფიზიკური მატერიის ზემოქმედებას სივრცე-დროის გეომეტრიულ თვისებებზე (ა.ე.); თავის მხრივ, ეს თვისებები გავლენას ახდენს მატერიის მოძრაობაზე და სხვა ფიზიკურ პროცესებზე. ასეთ მოღუნულ ა.ე. სხეულების მოძრაობა "ინერციით" (ანუ გარე ძალების არარსებობის შემთხვევაში, გარდა გრავიტაციული ძალების) ხდება გეოდეზიური ხაზების გასწვრივ, სწორი ხაზების მსგავსი არამრუდე სივრცეში, მაგრამ ეს ხაზები უკვე მრუდია. ძლიერ გრავიტაციულ ველში ჩვეულებრივი სამგანზომილებიანი სივრცის გეომეტრია აღმოჩნდება არაევკლიდური და დრო უფრო ნელა მიედინება, ვიდრე ველის გარეთ. აინშტაინის თეორია პროგნოზირებს გრავიტაციული ველის ცვლილების სასრულ სიჩქარეს, რომელიც უდრის სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში (ეს ცვლილება ხდება გრავიტაციული ტალღების სახით), შავი ხვრელების გაჩენის შესაძლებლობას და ა.შ. ექსპერიმენტები ადასტურებს ზოგადი ფარდობითობა.

სააზროვნო ექსპერიმენტების ჩატარების შემდეგ აინშტაინი მივიდა დასკვნამდე, რომ რეალური გრავიტაციული ველი აჩქარებული სისტემების ექვივალენტური იქნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სივრცე-დრო მრუდია, ე.ი. არაევკლიდური: „ჩვენი სამყარო არაევკლიდურია. მის გეომეტრიულ ბუნებას ქმნიან მასები და მათი სიჩქარე. ზოგადი ფარდობითობის გრავიტაციული განტოლებები ცდილობს გამოავლინოს ჩვენი სამყაროს გეომეტრიული თვისებები. დიდი ფიზიკოსი გამომდინარეობდა იქიდან, რომ სივრცე-დროის კონტინიუმს აქვს რიმანის ხასიათი. რიმანი (ვიწრო გაგებით) არის მუდმივი დადებითი გამრუდების სივრცე. მისი ვიზუალური გამოსახულება არის ჩვეულებრივი სფეროს ზედაპირი, რომელზეც უმოკლესი ხაზი არ არის სწორი ხაზი.

ასე რომ, ფარდობითობის ზოგადი თვალსაზრისით, ჩვენი სამყაროს სივრცეს არ აქვს მუდმივი ნულოვანი გამრუდება. მისი გამრუდება განსხვავდება წერტილიდან წერტილამდე და განისაზღვრება გრავიტაციული ველით. და დრო სხვადასხვა ადგილას სხვანაირად მიედინება. გრავიტაციული ველი სხვა არაფერია, თუ არა რეალური სივრცის თვისებების გადახრა იდეალური (ევკლიდური) სივრცის თვისებებიდან. გრავიტაციული ველი თითოეულ წერტილში განისაზღვრება სივრცის მრუდის მნიშვნელობით ამ წერტილში. ამავდროულად, სივრცე-დროის გამრუდება განისაზღვრება არა მხოლოდ ნივთიერების მთლიანი მასით, საიდანაც შედგება სხეული, არამედ მასში არსებული ენერგიის ყველა სახეობით, მათ შორის ყველა ფიზიკური ველის ენერგიით. ამრიგად, ზოგად ფარდობითობაში SRT-ის მასის და ენერგიის იდენტურობის პრინციპი განზოგადებულია: E =მკ 2 . ამრიგად, ფარდობითობის ზოგად თეორიებსა და სხვა ფიზიკურ თეორიებს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება ისაა, რომ იგი აღწერს გრავიტაციას, როგორც მატერიის გავლენას სივრცე-დროის თვისებებზე, სივრცე-დროის ეს თვისებები, თავის მხრივ, გავლენას ახდენს სხეულების მოძრაობაზე, ფიზიკურ პროცესებზე. მათში.

ფარდობითობის ზოგად თეორიაში მატერიალური წერტილის მოძრაობა გრავიტაციულ ველში განიხილება, როგორც თავისუფალი „ინერციული“ მოძრაობა, მაგრამ ეს ხდება არა ევკლიდესში, არამედ სივრცეში ცვალებადი გამრუდებით. შედეგად, წერტილის მოძრაობა აღარ არის მართკუთხა და ერთგვაროვანი, მაგრამ ხდება მრუდი სივრცის გეოდეზიური ხაზის გასწვრივ. აქედან გამომდინარეობს, რომ მატერიალური წერტილის მოძრაობის განტოლება, ისევე როგორც სინათლის სხივი, უნდა დაიწეროს მრუდი სივრცის გეოდეზიური ხაზის განტოლების სახით. სივრცის გამრუდების დასადგენად აუცილებელია ვიცოდეთ ფუნდამენტური ტენზორის კომპონენტების გამოხატულება (ნიუტონის გრავიტაციის თეორიაში პოტენციალის ანალოგი). ამოცანაა, ვიცოდეთ გრავიტაციული მასების განაწილება სივრცეში, განსაზღვროთ კოორდინატების და დროის ფუნქციები (ფუნდამენტური ტენზორის კომპონენტი); მაშინ შესაძლებელია გეოდეზიური ხაზის განტოლების ჩაწერა და მატერიალური წერტილის მოძრაობის ამოცანის ამოხსნა, სინათლის სხივის გავრცელების პრობლემა და ა.შ.

აინშტაინმა იპოვა გრავიტაციული ველის ზოგადი განტოლება (რომელიც, კლასიკური მიახლოებით, გადაიქცა ნიუტონის მიზიდულობის კანონად) და ამით გადაჭრა გრავიტაციის პრობლემა ზოგადი ხედი. გრავიტაციული ველის განტოლებები ზოგად ფარდობითობაში არის 10 განტოლების სისტემა. ნიუტონის გრავიტაციის თეორიისგან განსხვავებით, სადაც არის გრავიტაციული ველის ერთი პოტენციალი, რომელიც დამოკიდებულია ერთ სიდიდეზე - მასის სიმკვრივე, აინშტაინის თეორიაში გრავიტაციული ველი აღწერილია 10 პოტენციალით და შეიძლება შეიქმნას არა მხოლოდ მასის სიმკვრივით, არამედ მასის ნაკადით და იმპულსის ნაკადით.

ზოგად ფარდობითობასა და მის წინამორბედ ფიზიკურ თეორიებს შორის კიდევ ერთი მთავარი განსხვავებაა მრავალი ძველი კონცეფციის უარყოფა და ახლის ფორმულირება. ამრიგად, GR უარყოფს ცნებებს "ძალა", "პოტენციური ენერგია", "ინერციული სისტემა", "სივრცე-დროის ევკლიდური ბუნება" და ა.შ. GR-ში გამოიყენება არახისტი (დეფორმირებადი) საცნობარო სხეულები, რადგან არ არსებობს მყარი სხეულები გრავიტაციულ ველებში და მოძრაობის საათები დამოკიდებულია ამ ველების მდგომარეობაზე. ამგვარ საცნობარო ჩარჩოს (მას „რეფერენციულ ჭურჭელს“ უწოდებენ) შეიძლება თვითნებურად მოძრაობდეს და მისი ფორმა შეიძლება შეიცვალოს, გამოყენებულ საათს შეიძლება ჰქონდეს თვითნებურად არარეგულარული კურსი. ფარდობითობის ზოგადი თეორია აღრმავებს ველის კონცეფციას, აკავშირებს ინერციის, გრავიტაციის და სივრცე-დროის მეტრიკის ცნებებს და იძლევა გრავიტაციული ტალღების შესაძლებლობას. გრავიტაციული ტალღები იქმნება ცვლადი გრავიტაციული ველით, მასების არათანაბარი მოძრაობით და ვრცელდება სივრცეში სინათლის სიჩქარით. გრავიტაციული ტალღები ხმელეთის პირობებში ძალიან სუსტია. არსებობს გრავიტაციული გამოსხივების რეალური ფიქსაციის შესაძლებლობა, რომელიც ხდება სამყაროს გრანდიოზულ კატასტროფულ პროცესებში - სუპერნოვაების აფეთქებები, პულსარების შეჯახება და ა.შ.

გამოყენებული ლიტერატურის სია

1. ალბერტ აინშტაინი და გრავიტაციის თეორია. - მ., 1979. - ს. 570.

1. ცოდნის დიდი სერია. Ქიმია. - M .: წიგნების სამყარო, რუსული ენციკლოპედიური პარტნიორობა, 2006. - S. 10 - 21.

1. კირილესა და მეთოდეს დიდი ენციკლოპედია, 2007. - www.KM.ru [ელექტრონული მულტიპორტალი]

4. ბრენან რ. სამეცნიერო წიგნიერების ლექსიკონი. - M: Mir, 1997. - 368s.

5. გრუშევიცკაია T.G., Sadokhin A.P., თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. - მ., 2002 წ.

6. ილჩენკო ვ.რ. ფიზიკის, ქიმიისა და ბიოლოგიის გზაჯვარედინზე. - მ.: განმანათლებლობა, 1986. - ს.134 - 140.

7. Naydysh V.M., თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო. - რედ. მე-2, შესწორებული. და დამატებითი - M.: Alfa-M, INFRA-M, 2004 წ.

8. ბუნებისმეტყველების ფილოსოფიური პრობლემები. - მ.: უმაღლესი სკოლა, 1985 წ.

9. Einstein A., Infeld L., The Evolution of Physics. - მ., 1965 წ.

1. ძალები ბუნებაში:

ა) ელასტიურობა;

ბ) ხახუნი;

გ) გრავიტაცია;

2. უნივერსალური მიზიდულობის კანონი;

3. უწონადობა

1. ჩვენს ირგვლივ სამყაროში უთვალავი სხეულია, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. მაგრამ, ძალების მრავალფეროვნების მიუხედავად, ჩვეულებრივია განასხვავოთ მათი რამდენიმე ტიპი.

ელასტიურობის ძალაეწოდება ძალას, რომელიც ჩნდება სხეულში, როდესაც იცვლება მისი ფორმა ან ზომა. ეს ხდება იმ შემთხვევაში, თუ სხეული შეკუმშულია, დაჭიმულია, მოხრილი ან გრეხილია. მაგალითად, ზამბარაში წარმოქმნილი ელასტიური ძალა მოქმედებს აგურზე. იგი წარმოიშვა ზამბარის შეკუმშვის შედეგად.

ელასტიური ძალაყოველთვის მიმართულია იმ ძალის საპირისპიროდ, რამაც გამოიწვია სხეულის ფორმის ან ზომის ცვლილება. ჩვენს მაგალითში ჩამოვარდნილმა აგურმა შეკუმშა ზამბარა, ანუ მოქმედებდა მასზე დაღმავალი ძალით. შედეგად, გაზაფხულზე გაჩნდა ელასტიური ძალა, მიმართული საპირისპირო მიმართულებით, ანუ ზევით.

გრავიტაციაეწოდება ძალა, რომლითაც მსოფლიოში ყველა სხეული იზიდავს ერთმანეთს. გრავიტაციული ძალის ვარიაცია არის მიზიდულობის ძალა - ძალა, რომლითაც პლანეტასთან ახლოს მდებარე სხეული იზიდავს მას. მაგალითად, მარსზე მდგარი რაკეტა იზიდავს მას - რაკეტაზე მოქმედებს გრავიტაცია.

გრავიტაციაყოველთვის მიმართულია პლანეტის ცენტრისკენ. მაგალითად, დედამიწა იზიდავს ბიჭს და ბურთს ქვევით მიმართული ძალებით, ანუ პლანეტის ცენტრისკენ.

ხახუნის ძალითეწოდება ძალას, რომელიც ხელს უშლის ერთი სხეულის მეორე ზედაპირზე გადაცურვას. მანქანის მკვეთრ დამუხრუჭებას თან ახლავს „მუხრუჭების ჭიხვინი“. ეს ხდება ასფალტის ზედაპირზე საბურავის ცურვის გამო. ამ შემთხვევაში, ხახუნის ძალა მოქმედებს ბორბალსა და გზას შორის, რაც ხელს უშლის ასეთ ცურვას.

ხახუნის ძალა ყოველთვის მიმართულია განხილული სხეულის ზედაპირის ზედაპირზე სრიალის მიმართულების საწინააღმდეგოდ. მაგალითად, როდესაც მანქანა დამუხრუჭებს, მისი ბორბლები წინ სრიალებს, რაც ნიშნავს, რომ გზაზე მათზე მოქმედი ხახუნის ძალა მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით, ანუ უკან.

გამაძლიერებელი ძალა (ან არქიმედეს ძალა)ეწოდება ძალას, რომლითაც სითხე ან აირი მოქმედებს მათში ჩაძირულ სხეულზე. აუზის წყალი მოქმედებს ჰაერის ბუშტებზე - უბიძგებს მათ ზედაპირზე. წყალი ასევე მოქმედებს თევზებსა და კლდეებზე - უბიძგებს მათ მაღლა, ამცირებს მათ წონას (ძალა, რომლითაც ქანები აჭერენ აუზის ძირს). არქიმედეს ძალა ჩვეულებრივ მიმართულია ზემოთ, მიზიდულობის ძალის საპირისპიროდ.

2. ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონი ორ სხეულს შორის მოქმედი ძალისთვის მ 1და მ2, იწერება შემდეგნაირად:

F=G ,

სადაც r არის მანძილი სხეულებს შორის, G = 6,67 N არის გრავიტაციული მუდმივი (1 N = 1 ნიუტონი არის ძალა, რომლითაც დედამიწა იზიდავს სხეულს 0,1 კგ მასით, რომელიც მდებარეობს მის ზედაპირზე).

გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა სხეულებს შორის, რომელთა ზომები გაცილებით მცირეა, ვიდრე მათ შორის მანძილი, პირდაპირპროპორციულია მათი მასების, უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა და მიმართულია მათ დამაკავშირებელ სწორი ხაზის გასწვრივ.

გრავიტაციული მუდმივა არის მსოფლიო მუდმივი, მისი დადგენა შესაძლებელია პირდაპირი ლაბორატორიული ექსპერიმენტების ჩატარებისას ორი ცნობილი მასის გრავიტაციული მიზიდულობის ძალის გასაზომად. პირველად, G-ის განსაზღვრის ექსპერიმენტი ჩაატარა გ. კავენდიშმა 1797 წელს. G-ის მნიშვნელობის ცოდნით, შეიძლება განვსაზღვროთ დედამიწის მასა, მზის სისტემის სხვა პლანეტების მასები და მზის მასა. . მზის მასის დასადგენად, თქვენ უნდა იცოდეთ მანძილი დედამიწიდან მზემდე და დრო სჭირდება დედამიწას მზის გარშემო ერთი შემობრუნებისთვის.

უნივერსალური მიზიდულობის კანონი საშუალებას აძლევდა ნიუტონს გაეცა რაოდენობრივი ახსნა პლანეტების მზისა და მთვარის დედამიწის გარშემო მოძრაობის შესახებ, გაეგო ზღვის მოქცევის ბუნება.

მანამდეც კი, სანამ ნიუტონი უნივერსალური მიზიდულობის კანონს გამოთქვამდა, ი. კეპლერმა, მზის სისტემის პლანეტების მოძრაობების გაანალიზებით, შემოგვთავაზა სამი მარტივი კანონი, რომლებიც ძალიან ზუსტად აღწერს ამ მოძრაობებს არა მხოლოდ ყველა პლანეტისთვის, არამედ მათი თანამგზავრებისთვისაც.

ლექცია #4

თემა: 1.1.3. პულსი. იმპულსის შენარჩუნების კანონი და

რეაქტიული მოძრაობა

Გეგმა:

1. ზოგადი კონცეფცია. სხეულის იმპულსი;

2. იმპულსის შენარჩუნების კანონი;

3. რეაქტიული მოძრაობა.

1. განმარტება: სხეულის იმპულსი (მოძრაობის რაოდენობა) p არის მასისა და მისი სიჩქარის ნამრავლი.

ჩვენ ვიცით, რომ სხეულის სიჩქარის ცვლილების მიზეზი სხვა სხეულების მოქმედებაა. მოდით გავარკვიოთ რა ძალაა საჭირო ამისთვის ტგაზარდეთ სხეულის სიჩქარე 0-დან გარკვეულ მნიშვნელობამდე υ . ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით F=ma , და ფორმულის მიხედვით a=υ/t

ამრიგად,

F = მვ/ტ

მიღებული გამოხატვის მარჯვენა მხარე მოიცავს სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის პროდუქტს. მოდით დავარქვათ ეს სამუშაო გვ:

სხეულის მასისა და მისი სიჩქარის ნამრავლის ტოლ ფიზიკურ რაოდენობას სხეულის იმპულსი ეწოდება:

p არის სხეულის იმპულსი.

თუ სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაშია, მაშინ მისი იმპულსი ნულის ტოლია. სიჩქარის მატებასთან ერთად იმპულსი იზრდება.

იმპულსი არის ვექტორული სიდიდე.

იმპულსის SI ერთეული არის კილოგრამი-მეტრი წამში (1 კგ მ/წმ)

იმპულსის ცნება ფიზიკაში შემოიტანა რენე დეკარტმა (1596-1650). თავად დეკარტმა ამ რაოდენობას არა იმპულსი, არამედ იმპულსი უწოდა.

2. იმპულსისთვის მოქმედებს ბუნების ფუნდამენტური კანონი, რომელსაც ეწოდება იმპულსის (ან იმპულსის) შენარჩუნების კანონი. დეკარტმა, რომელმაც აღმოაჩინა ეს კანონი, თავის ერთ-ერთ წერილში წერდა: „მე ვაღიარებ, რომ სამყაროში, ყველა შექმნილ მატერიაში, არის გარკვეული მოძრაობა, რომელიც არასოდეს იზრდება, არ მცირდება და, ამრიგად, თუ ერთი სხეული დგება. მეორე მოძრაობს, შემდეგ კარგავს თავის მოძრაობას იმდენს, რამდენსაც აკავშირებს.

უმარტივეს შემთხვევაში იმპულსის შენარჩუნების კანონიშეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად.

ფუნდამენტური ძალები

ფუნდამენტური ძალები, ოთხი ფუნდამენტური ძალა, რომლებიც ცნობილია თანამედროვე ფიზიკისთვის. ყველაზე ცნობილი და სუსტი არის GRAVITY. დედამიწასა და ობიექტს შორის მიზიდულობის ძალა ხსნის ობიექტის წონის კონცეფციას. გაცილებით ძლიერია ელექტრომაგნიტური ძალა, რომელიც მოქმედებს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს შორის. მისი წყალობით, ატომები იზიდავს ერთმანეთს და ქიმიურად აკავშირებს მათ. ორი სხვა ცნობილი ძალა მოქმედებს მხოლოდ სუბატომურ დონეზე: სუსტი ბირთვული ურთიერთქმედება, რომელიც დაკავშირებულია ნაწილაკების დაშლასთან, საშუალო დონის გრავიტაციულ და ელექტრომაგნიტურ ძალებს შორის; ძლიერი ბირთვული ძალა, რომელიც დაკავშირებულია „წებოსთან“, რომელიც აკავშირებს ბირთვებს, არის ყველაზე ძლიერი ძალა, რომელიც ცნობილია ბუნებაში.

.

ნახეთ, რა არის "FUNDAMENTAL FORCES" სხვა ლექსიკონებში:

მამოძრავებელი ძალები იხილეთ ფუნდამენტური ძალები... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

- ... ვიკიპედია

ცენტრალური ძალა არის ძალა, რომლის მოქმედების ხაზი, სხეულის ნებისმიერ პოზიციაზე, რომელზედაც იგი გამოიყენება, გადის წერტილში, რომელსაც ეწოდება ძალის ცენტრი (პუნქტი სურ. 1-ზე). ამ შემთხვევაში სხეული, როგორც წესი, განიხილება მატერიალურ წერტილად, ხოლო ცენტრი ასევე ... ... ვიკიპედია

კლასიკური მექანიკა ნიუტონის მეორე კანონი ისტორია ... ფუნდამენტური ცნებები ... ვიკიპედია

ფიზიკაში კონსერვატიული ძალები (პოტენციური ძალები) არის ძალები, რომელთა მუშაობა არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ფორმაზე (დამოკიდებულია მხოლოდ ძალების გამოყენების საწყის და საბოლოო წერტილებზე). ეს გულისხმობს განმარტებას: კონსერვატიული ძალები არის ძალები, რომელთა მუშაობაც ... ... ვიკიპედიის მიხედვით

ფიზიკაში კონსერვატიული ძალები (პოტენციური ძალები) არის ძალები, რომელთა მუშაობა არ არის დამოკიდებული ტრაექტორიის ფორმაზე (დამოკიდებულია მხოლოდ ძალების გამოყენების საწყის და საბოლოო წერტილებზე). ეს გულისხმობს შემდეგ განმარტებას: კონსერვატიული ძალები ასეთი ძალებია, მუშაობენ ... ... ვიკიპედიაზე

შეიარაღებული ძალების ტიპი, სახელმწიფოს საზღვაო ძალაუფლების მთავარი კომპონენტი, რომელიც ახასიათებს მის უნარს აკონტროლოს ოკეანის (საზღვაო) კომუნიკაციები. თანამედროვე საზღვაო ძალები მოიცავს არა მხოლოდ გემებს, თვითმფრინავებს და რაკეტებს, არამედ სანაპირო მომსახურებას, ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

თანამედროვე ენციკლოპედია

ბირთვული ძალები- ბირთვული ძალები, ძალები, რომლებიც იკავებენ ნუკლეონებს (პროტონებს და ნეიტრონებს) ბირთვში. ბირთვული ძალები მოქმედებენ მხოლოდ არაუმეტეს 10 13 სმ დისტანციებზე, აღემატება ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედების ძალას 100 1000-ჯერ და არ არის დამოკიდებული ნუკლეონის მუხტზე. ბირთვული ძალები... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

წიგნები

• ფინანსური სამყაროს ფუნდამენტური იდეები. ევოლუცია, პიტერ ბერნშტეინი. რას ეხება წიგნი წიგნი თითქმის მთლიანად ეძღვნება თეორიული განვითარების პრაქტიკულ გამოყენებას, მათი ფორმისა და შინაარსის ტრანსფორმაციას ტექნოლოგიურ პროგრესთან დაკავშირებით. ჰარი მარკოვიცისა და...

ბუნებაში არსებობს ოთხი სახის ძალა: გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, ბირთვული და სუსტი.

გრავიტაციული ძალები, ან გრავიტაციული ძალა,მოქმედებს ყველა ორგანოს შორის. მაგრამ ეს ძალები შესამჩნევია, თუ ერთ სხეულს მაინც აქვს პლანეტების ზომების შესაბამისი ზომები. ჩვეულებრივ სხეულებს შორის მიზიდულობის ძალები იმდენად მცირეა, რომ მათი უგულებელყოფა შეიძლება. ამრიგად, გრავიტაციული ძალები შეიძლება ჩაითვალოს როგორც პლანეტებს შორის ურთიერთქმედების ძალებად, ასევე პლანეტებსა და მზეს ან სხვა სხეულებს შორის, რომლებსაც აქვთ ძალიან დიდი მასა. ეს შეიძლება იყოს ვარსკვლავები, პლანეტების თანამგზავრები და ა.შ.

ელექტრომაგნიტური ძალები მოქმედებს სხეულებს შორის, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი.

ბირთვული ძალები(ძლიერები) ყველაზე ძლიერები არიან ბუნებაში. ისინი მოქმედებენ ატომების ბირთვებში 10-13 სმ მანძილზე.

სუსტი ძალებიბირთვულის მსგავსად მოქმედებენ 10-15 სმ-ის რიგის მცირე დისტანციებზე.მათი მოქმედების შედეგად ხდება პროცესები ბირთვის შიგნით.

მექანიკა განიხილავს გრავიტაციულ ძალებს, ელასტიურ ძალებს და ხახუნის ძალებს.

გრავიტაციული ძალები

აღწერილია გრავიტაცია უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ეს კანონი იყოგამოკვეთილი ნიუტონის მიერ შუაში XVII ვ. ბუნებრივი ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპებში.

გრავიტაციაგრავიტაციულ ძალას უწოდებენ, რომლითაც ნებისმიერი მატერიალური ნაწილაკი ერთმანეთს იზიდავს.

ძალა, რომლითაც მატერიალური ნაწილაკები ერთმანეთს იზიდავენ, პირდაპირპროპორციულია მათი მასების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. .

გ - გრავიტაციული მუდმივი, რიცხობრივად ტოლია გრავიტაციული ძალის მოდულისა, რომლითაც ერთეული მასის მქონე სხეული მოქმედებს სხეულზე, რომელსაც აქვს იგივე ერთეული მასა და მდებარეობს მისგან ერთეულ მანძილზე.

გ \u003d 6,67384 (80) 10 −11 m 3 s −2 kg −1, ან N m² კგ −2.

დედამიწის ზედაპირზე გრავიტაციული ძალა (გრავიტაციული ძალა) ვლინდება სახით გრავიტაცია.

ჩვენ ვხედავთ, რომ ჰორიზონტალური მიმართულებით გადაყრილი ნებისმიერი ობიექტი მაინც ეცემა. მაღლა გადაყრილი ნებისმიერი ობიექტი ასევე ეცემა. ეს გამოწვეულია გრავიტაციის ძალით, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერი მატერიალური სხეული, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირთან ახლოს. გრავიტაცია მოქმედებს სხეულებზე და სხვა ასტრონომიული სხეულების ზედაპირებზე. ეს ძალა ყოველთვის მიმართულია ვერტიკალურად ქვევით.

გრავიტაციის გავლენით სხეული პლანეტის ზედაპირზე გადადის აჩქარებით ე.წ თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

დედამიწის ზედაპირზე თავისუფალი ვარდნის აჩქარება აღინიშნება ასოთი გ .

ფ ტ = მგ ,

აქედან გამომდინარე,

გ = ფ ტ / მ

გ \u003d 9,81 მ/წმ 2 დედამიწის პოლუსებზე და ეკვატორზე გ \u003d 9,78 მ/წმ 2.

მარტივი ფიზიკური პრობლემების გადაჭრისას რაოდენობა გ ითვლება 9,8 მ/წმ 2-ის ტოლად.

გრავიტაციის კლასიკური თეორია გამოიყენება მხოლოდ სხეულებისთვის, რომელთა სიჩქარე გაცილებით დაბალია, ვიდრე სინათლის სიჩქარე.

ელასტიური ძალები

ელასტიურობის ძალები ეწოდება ძალებს, რომლებიც წარმოიქმნება სხეულში დეფორმაციის შედეგად, რაც იწვევს მისი ფორმის ან მოცულობის ცვლილებას. ეს ძალები ყოველთვის ცდილობენ სხეულის თავდაპირველ მდგომარეობაში დაბრუნებას.

დეფორმაციის დროს ხდება სხეულის ნაწილაკების გადაადგილება. ელასტიური ძალა მიმართულია ნაწილაკების გადაადგილების მიმართულების საპირისპირო მიმართულებით. თუ დეფორმაცია შეჩერდება, ელასტიური ძალა ქრება.

ინგლისელმა ფიზიკოსმა რობერტ ჰუკმა, ნიუტონის თანამედროვემ, აღმოაჩინა კანონი, რომელიც ადგენს კავშირს ელასტიურობის ძალასა და სხეულის დეფორმაციას შორის.

სხეულის დეფორმაციისას წარმოიქმნება დრეკადობის ძალა, რომელიც პირდაპირპროპორციულია სხეულის გახანგრძლივებასთან და აქვს მიმართულება დეფორმაციის დროს ნაწილაკების მოძრაობის საწინააღმდეგოდ.

ფ = კ ∆ ლ ,

სად რომ არის სხეულის სიმტკიცე, ანუ ელასტიურობის კოეფიციენტი;

∆ ლ - დეფორმაციის რაოდენობა, რომელიც აჩვენებს სხეულის დრეკადობის რაოდენობას დრეკადობის ძალების გავლენის ქვეშ.

ჰუკის კანონი მოქმედებს ელასტიური დეფორმაციებისთვის, როდესაც სხეულის დრეკადობა მცირეა და სხეული აღადგენს თავდაპირველ ზომებს მას შემდეგ, რაც ამ დეფორმაციის გამომწვევი ძალები გაქრება.

თუ დეფორმაცია დიდია და სხეული არ უბრუნდება პირვანდელ ფორმას, ჰუკის კანონი არ მოქმედებს. ზეძალიან დიდი დეფორმაციები, ხდება სხეულის განადგურება.

ხახუნის ძალები

ხახუნი ხდება მაშინ, როდესაც ერთი სხეული მოძრაობს მეორის ზედაპირზე. მას აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება. ეს არის მიმდებარე სხეულების ატომებსა და მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების შედეგი. ხახუნის ძალის მიმართულება საპირისპიროა მოძრაობის მიმართულებისა.

გამოარჩევენ მშრალიდა თხევადიხახუნის. ხახუნს მშრალი ეწოდება, თუ სხეულებს შორის არ არის თხევადი ან აირისებრი ფენა.

მშრალი ხახუნის გამორჩეული თვისებაა სტატიკური ხახუნა, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც სხეულები შედარებით მოსვენებულ მდგომარეობაში არიან.

ღირებულება სტატიკური ხახუნის ძალაყოველთვის უდრის გარე ძალის სიდიდეს და მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. სტატიკური ხახუნის ძალა ხელს უშლის სხეულის მოძრაობას.

თავის მხრივ, მშრალი ხახუნი იყოფა ხახუნად სრიალიდა ხახუნის ბრუნვა.

თუ გარეგანი ძალის სიდიდე აღემატება ხახუნის ძალის სიდიდეს, მაშინ ამ შემთხვევაში ჩნდება სრიალი და ერთ-ერთი კონტაქტური სხეული დაიწყებს წინსვლას მეორე სხეულთან შედარებით. და ხახუნის ძალა დაერქმევა მოცურების ხახუნის ძალა. მისი მიმართულება სრიალის მიმართულების საპირისპირო იქნება.

მოცურების ხახუნის ძალა დამოკიდებულია სხეულების ერთმანეთზე ზეწოლის ძალაზე, ხახუნის ზედაპირების მდგომარეობაზე, მოძრაობის სიჩქარეზე, მაგრამ არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზონაზე.

ერთი სხეულის ხახუნის ძალა მეორის ზედაპირზე გამოითვლება ფორმულით:

ფ ტრ. = k N ,

სად კ- მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი;

ნ არის ნორმალური რეაქცია, რომელიც მოქმედებს სხეულზე ზედაპირის მხრიდან.

მოძრავი ხახუნის ძალა ხდება სხეულს, რომელიც მოძრაობს ზედაპირზე და თავად ზედაპირს შორის. ასეთი ძალები ჩნდება, მაგალითად, როდესაც მანქანის საბურავები გზის ზედაპირთან შეხებაში მოდის.

მოძრავი ხახუნის ძალის მნიშვნელობა გამოითვლება ფორმულით

სად ფ ტ - მოძრავი ხახუნის ძალა;

ვ არის მოძრავი ხახუნის კოეფიციენტი;

რ არის მოძრავი სხეულის რადიუსი;

ნ - დაჭერის ძალა.