101 ключевая идея: Физика
Шрифт:
Векторную величину можно представить в виде направленного отрезка, длина которого пропорциональна числовому значению (модулю) величины, а направление совпадает с направлением величины. Вектор величины F, направленный под углом к некоей прямой линии, имеет две составляющие: F cos параллельно линии и F sin перпендикулярно линии. Если указанная линия является осью x системы координат, то F x= F cos и F y= F sin . Вектор можно разложить на составляющие i и j, направленные вдоль оси x и оси у соответственно, причем F = (F cos )i + (F sin )j.
Величину
F= (F x 2+ F y 2) 1/2и tg = F y/F x,где — угол между вектором и осью х.
Сложение векторов
Правило параллелограмма для сложения векторов — точный геометрический метод нахождения результирующего вектора двух заданных векторов. Два вектора изображаются так, чтобы они образовывали две смежные стороны параллелограмма. Результирующим вектором будет его диагональ, направленная от начала первого вектора к концу второго. Два вектора прикладываются друг к другу так, чтобы конец первого был в той же точке, что и начало второго, поэтому сумма векторов — вектор, направленный из начала первого в конец второго.
Правило параллелограмма
Правило косинусов для сложения двух векторов А и В предлагает следующую формулу для определения величины R результирующего вектора:
R 2= А 2 + В 2+ 2АВcos , где — угол между двумя векторами.
См. также статьи «Равновесие сил», «Сила и движение».
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦ
В природе существуют четыре основных типа сил — это гравитационные, электромагнитные, сильного ядерного и слабого ядерного взаимодействий. Эти силы действуют в результате обмена порциями энергии, которые называются квантами. Диаграммы (так называемые диаграммы Фейнмана), которые применяют для демонстрации природы этих взаимодействий, впервые составил Ричард Фейнман.
К электромагнитным относятся электростатические и магнитные силы. Переносчиками электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами служат не имеющие массы кванты — виртуальные фотоны, так как они прекратили бы взаимодействие, если бы для их обнаружения применили детектор.
Сильное ядерное взаимодействие удерживает вместе нейтроны и протоны в ядре. Протоны и нейтроны состоят из трех фундаментальных частиц — кварков, которые, в свою очередь, удерживаются вместе благодаря обмену квантами, называемыми глюонами. Глюоны в протонах или нейтронах могут образовывать кварк-антикварковую пару с такими свойствами, что антикварк и другой кварк образуют составную частицу, называемую пионом, переходящую
Слабые ядерные силы заставляют протон превращаться в нейтрон в ядре с избытком протонов, или нейтрон превращается в протон в ядре с избытком нейтронов. В ходе этого процесса возникает недолговечная частица бозон (W).
Диаграммы Фейнмана
При – распаде нейтрон превращается в протон и испускает W – бозон, который распадается на – частицу (электрон) и антинейтрино. При + — распаде протон превращается в нейтрон и испускает W – бозон, распадающийся на позитрон и нейтрино.
См. также статьи «Кварки», «Радиоактивность 2», «Фотон».
ВОЛНОВОЕ ДВИЖЕНИЕ 1 — ПРИРОДА ВОЛН
Электромагнитные, звуковые, сейсмические и другие типы волн обладают как характерными (типовыми), так и общими свойствами.
Механические
Механическими называются волны, распространяющиеся в веществе благодаря колебаниям его частиц. Всем типам волн, за исключением электромагнитных, для распространения необходима среда; следовательно, все они — механические.
Электромагнитные волны
Электромагнитные волны — это однофазные колебания напряженности электрического и магнитного полей, распространяющиеся в вакууме или среде. Для их распространения совсем не обязательна среда: последняя не является необходимым условием для совершения колебаний напряженности полей. Волна распространяется благодаря создаваемым в данной точке колебаниям, вызывающим колебания в соседних точках, и т. д.
Поперечные
Поперечные — это волны с колебаниями, перпендикулярными направлению, в котором они распространяются, например электромагнитные, волны колеблющейся струны и вторичные сейсмические.
Продольные
Продольные — это волны с колебаниями, параллельными направлению их распространения, например звуковые и первичные сейсмические.
Измерение волн.
Амплитуда— это степень интенсивности волны, т. е. максимальное расстояние, которое колеблющаяся частица преодолевает от центра равновесия. Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук; чем больше амплитуда волны на водной поверхности, тем выше высота волны.
Длиной волны называется расстояние от одного ее гребня до другого, частотой — количество гребней, проходящих через данную точку в секунду, т. е. количество колебаний в секунду. Единицей частоты служит герц (Гц), равный одному колебанию в секунду.
Скорость распространения волны равна произведению ее частоты на длину.
См. также статьи «Децибелы», «Поляризация».
ВОЛНОВОЕ ДВИЖЕНИЕ 2 — БЕГУЩИЕ И СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
Бегущиеволны