自然界中的已知力

发布网友 发布时间：2022-04-19 14:51

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热心网友 时间：2023-10-25 08:42

所有的力都来自不同物体间的相互作用。在物体之间只存在少数几种基本不同的相互作用力：引力、电磁力、核力。1.引力引力是由于物体的质量而在物体之间产生的作用力。引力存在于引力场中，它是一个质点与其他质点或物体之间的相互作用。在开普勒第三定律的基础上，牛顿看到，引力的相互作用必然意味着力与施加吸引作用的物体的质量呈正比，同它与被吸引的质量呈正比一样。一对在引力相互作用下的粒子，作用于其中任何一个的力的大小为：地球动力与运动这就是著名的万有引力公式。式中，G是要由实验求取的常数；m1和m2是粒子的质量；r是从一个粒子的中心到另一个粒子中心的距离。引力只在牵涉到具有天文尺度的物体时重要。2.电磁力几乎所有物体最终都依赖于电磁力的相互作用。电磁力是由于静止的或运动的电荷而产生的。库仑定律说：一个静止的带电粒子要吸引或排斥另一静止的带电粒子，力的大小与电荷的乘积呈正比，与它们之间的距离的平方呈反比，方向沿着两粒子的连线。作用力的表达式为：地球动力与运动与万有引力的形式完全一样，式中，q1、q2为带电粒子所带电荷；常数k为9×109N·m2/C2。与引力相比，电力的强度是巨大的。运动着的带电粒子之间所存在的相互作用力称为磁力，它与电荷的速度有关，而且总是在垂直于带电粒子运动的方向而作用于带电粒子上。电磁力存在于电磁场中。3.核力核力只在原子核的距离内重要。尽管与库仑力和万有引力相比核力最大，但在讨论牛顿力学时，核力是没有地位的。在后面章节里将要讨论的几种力（胀缩力、强中纬力、潮汐力），由于分析对象和分析体系属于引力范畴，处于引力场中，所以，按照前述划分办法，应列入引力类。4.本书所获作用力牛顿在创立力学方面的成就在于发展了作用于一物体的力与物体运动的改变之间的定量关系，他宣称力学的主要任务是从观测到的运动去推知力。根据地球上普遍存在的地质现象，建立地球质点的运动分析体系，我们得到了导致地球发生周期性膨胀与收缩的胀缩力；根据地球球面质点在随着地球转动过程中，其与地心的距离和与太阳或银核的距离随着时间的变化而变化的特性，建立地球球面质点的受力运动分析体系，我们获得了存在于地球球面质点上的强中纬力与潮汐力（不是以往由万有引力发展成的“引潮力”，是本书的原创理论）。由于本书重点就是论述这三种作用力，因而在此不作进一步展开。5.其他在前人的研究成果中，有一种力存在着与本书所述的强中纬力相近但又明显不同的作用力，即科里奥利力。另外，本书中还将用到物体间的接触力。5.1　科里奥利力地球上做相对运动的物体一般都要受科里奥利力的作用。尽管它不易被人们察觉，但对于一些作用时间较长的运动过程，其影响尤为明显。科里奥利力已成功用于弹道分析、卫星溅落、信风分析及河流冲刷分析。科里奥利力由科里奥利（G.G.Coriolis）在1835年从水车研究成果的发展中得出。用公式表示为：F=-2m（w×vr）理论证明了科里奥利力的大小和方向与转动系统的角速度ω、旋转方向、以及相对速度vr的大小和方向有关。作用在运动质点的科里奥利力与ω和vr两者都垂直。在北半球，科里奥利力导致运动质点偏向运动方向的右侧，在南半球则相反。科里奥利力能产生偏离的有效部分与纬度有关，随着纬度的增大而增大，在两极具有极大值，而在赤道为零。科里奥利效应产生于转动状态中运动的质点，不运动的质点没有科里奥利效应。运动状态持续时间越长，偏离效应越显著。到目前为止，这种效应除了在空间运动的质点可作有误差的定量解释外，在地面及地下运动的质点只能作定性解释。5.2　接触力在力学的许多应用问题中，常常要谈到接触力，例如板块在地幔层上的压力就是这种力。分析起来一切接触力归根到底都是场力。在我们所讨论的问题中，只简单考虑接触力是一种力。