Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Четыре типа сил, известных в природе. В физике рассматривается много сил: силы трения, упругости, электродвижущая сила, силы сцешления, электрические и магнитные силы и т. д. Интенсивность гравитационных сил чрезвычайно мала. Они практически не играют роли при взаимодействии между неастрономическими телами. Лишь при взаимодействии с телами астрономических размеров и между телами таких размеров силы тяготения имеют существенное значение. Природа гравитационного взаимодействия в настоящее время еще не установлена. По теории Эйнштейна, силы тяготения связаны с пзменением геометрических свойств пространства — времени под влиянием материи. Это совершенно другой механизм взаимодействия в сравнении с принятым в квантовой теории поля, где взаимодействие обусловливается обменом частиц. Поэтому в настоящее время много усилий прилагается к выяснению возможности существования частиц, ответственных за гравитационное взаимодействие, — гравитонов. При наличии гравитонов возможны два подхода к проблеме тяготения. Либо гравитационное взаимодействие полностью подпадает под схему описания всех других взаимодействий, если гравитоны рассматривать как частицы, обеспечивающие взаимодействие, либо не подпадает и тогда гравитоны надо рассматривать как вид материи, который наряду с обычной материей осуществляет искривление пространства — времени. Дальнейшее развитие теории гравитационного взаимодействия является одной из самых важных и многообещающих проблем современной физики. Элегтромагнитные взаимодействия. Опи обусловлены электрическим и магиитным взаимодействием зарядов, законы которого точно известны и хорошо изучены. В сравнении с гравитационным взаимодействием электромагнитное неизмеримо сильнее. Например, между двумя электронами, находящимися на расстоянии Таким образом, электрическое взаимодействие между заряженными элементарными частицами в необозримое число раз более интенсивно, чем гравитационное. Характерная особенность электромагнитных взаимодействий — их медленное убывание с расстоянием (обратно пропорционально квадрату расстояний). Поэтому электрические и магнитные силы проявляются при больших расстояниях между заряженными частицами. При рассмотрении явлений в областях пространства, которые больше размеров ядер, но меньше астрономических размеров, электромагнитные взаимодействия играют главную роль. Большинство сил, с которыми приходится встречаться в этих областях, сводятся в конечном счете к электромагнитным взаимодействиям. Силы трения, силы сцепления, силы упругости, силы, благодаря которым жидкости сохраняют свой объем, и т. д. — все они в конечном счете электромагнитной природы. Правда, фактически проследить детали этой связи очень трудно, но такая связь всегда существует. Твердость тел и само существование твердых тел, химические превращения, создание новых материалов, вся радиоэлектроника, лазеры и мазеры и т. д. — все это обусловлено электромагнитными взаимодействиями. Важнейшая проблема современной науки — проблема управляемых термоядерных реакций — в своей главной части является электродинамической и сводится к нахождению способов достаточно длительного удержания горячей плазмы в небольших объемах с помощью электромагнитных полей. Создание ионных и плазменных ракетных двигателей в значительной степени также относится к электродинамической проблеме. Электромагнитные взаимодействия имеют первостепенное значение в астрономических явлениях. Существующие в межзвездном пространстве магнитные поля ускоряют космические заряженные частицы; вспышки на Солнце приводят к изменению магнитного поля в окрестности Земли и тем самым оказывают влияние на явления, происходящие на Земле; магнитное поле Земли удерживает вблизи от нее заряженные частицы, благодаря чему создаются радиационные пояса. Все изложенное достаточно полно иллюстрирует утверждение о том, что в области масштабов, бо́льших, чем ядерные, но меньших, чем астрономические, электромагнитные взаимодействия играют главную роль. Сильные взаимодействия. Сильные, или ядерные, взаимодействия являются силами притяжения, действующими, например, между протопами и нейтронами в ядре. Поэтому их называют ядерными силами. Закон действия этих сил неизвестен, хотя многие характерные их свойства хорошо изучены экспериментально. Эти силы действуют лишь на малых расстояниях порядка Если силы имеют большой радиус действия, как, например, электромагнитные силы, то каждая частица взаимодействует со всеми другими в достаточно большом объеме. Поэтому энергия взаимодействия каждой частицы с другими пропорциональна числу частиц По-другому обстоит дело в случае короткодействующих сил. В этом случае каждая частица взаимодействует лишь со своими соседями, находящимися в сфере действия сил. Поэтому энергия ее взаимодействия с другими частицами является примерно постоянной величиной и не зависит от общего числа частиц Таким образом, общая энергия взаимодействия, связанная с короткодействующими силами, растет медленнее, чем общая энергия, связанная с дальнодействующими силами, поскольку в первом случае она зависит от первой степени числа частиц, а во втором — от квадрата числа частиц. Вот почему, несмотря на то что ядерные силы притяжения между протонами и нейтронами примерно в сто рав больше, чем силы электрического отталкивания между ними, при достаточно большом общем числе частиц (число протонов и нейтронов в ядре примерно одинаково) наступает такая ситуация, что общая энергия электрического отталкивания превосходит общую энергию ядерного притяжения и таков ядро не может существовать. Этим обусловливается отсутствие стабильных ядер, в которых число нуклонов (протоны и нейтроны называются нуклонами) было бы больше, чем 238. Более тяжелые ядра могут быть созданы искусотвенно, но они живут лишь конечное время, в большинстве случаев очень и очень короткое, и в результате распада превращаются в более легкие ядра. Ядерные силы весьма сложным образом зависят не только от относительного движения взаимодействующих частиц, но и от взаимной ориентации их спина. Спин характеризует наличие внутреннего момента количества движения частиц и образно может быть представлен как результат «вращения» частицы вокруг некоторой оси, проходящей через нее. Однако такое представление о «вращении» частицы как источника имеющегося у нее внутреннего момента количества движения используется лишь для наглядности и не означает, что частица в действительности вращается. При разумных предположениях о \»размерах» частиц приплось бы допустить линейные скорости при вращении, бо́льшие, чем скорость света. Оснований для таких допущений в настоящее время нет. С наличием спина у частиц связано существование их магнитного момента, который является источником магнитного поля. Известно, что магнитное поле порождается либо электрическими токами, либо изменяющимся электрическим полем, а магнитных зарядов, аналогичных электрическим зарядам, не существует. По тем же соображениям, что и спин, магнитный момент не может быть объяснен наличием электрических токов влутри частицы. В настоящее время он рассматривается как первоначальная сущность, как источник магнитного поля, не сводимый к другим известным источникам. Экспериментально показано, что свойства частиц, связанные со спином, весьма важны для понимания ядерных сил. Таким образом, можно заключить, что закон действия ядерных сил, по всей вероятности, является сложным законом. Возможно, в сравнении с законом электромагнитных взаимодействий он значительно более сложен, чем закон электромагнитных взаимодействий в сравнении с законом тяготения Ньютона. Какого-либо интереса с точки зрения механики эти силы не имеют. Можно говорить о движении протонов и нейтронов в ядре под действием этих сил, но оно может быть рассмотрено лишь с помощью квантовой механики. Слабые взаимодействия. Этот тип взаимодействия ответствен за взаимопревращения многих элементарных частиц. Слабые взаимодействия проявляются лишь в пределах «объема» элементарньх частиц, хотя понятие «объема» може’ быть употреблено лишь очень и очень условно. В данном случае нельзя говорить о «силе» в обычном смысле. Тем не менее необходимо дать количественную меру интенсивности этих взаимодействий. Интенсивностью этих взаимодействий обусловливается время существования некоторых частиц до момента распада, т.е. время жизни таких частиц. Чем сильнее взаимодействие, тем меньше время жизни. По этому признаку можно говорить об интенсивности взаимодействий и сравнивать взаимодействия между собой. Оказывается, слабое взаимодействие в миллион миллиардов раз меньше электромагнитного (поэтому оно и называется слабым), но все же неизмеримо больше гравитационного. Какую-либо роль в описании механического движения частиц оно не играет и поэтому с точки зрения механики не представляет интеpeca.
|
1 |
Оглавление
|