FHSST 物理/力/示例
大部分物理学都围绕着力。虽然存在许多不同的力,但我们以相同的方式处理所有力。求合力和加速度的方法不取决于我们正在考虑的力类型。
乍一看,许多不同的力似乎令人难以置信 - 重力、阻力、电力、摩擦力等等。但是,物理学家已经发现所有这些力都可以归类为四类。它们分别是引力、电磁力、强核力和弱核力。更重要的是,你在学校学到的所有力要么是引力要么是电磁力。这难道不让人感到轻松吗?
重力是由于物体的质量而产生的两个物体之间的吸引力。当你把一个球扔到空中时,它的质量和地球的质量互相吸引,从而导致它们之间产生力。球会落回地球,而地球会加速向球运动。然而,地球向球的运动太小,你根本无法测量到。
我们在日常生活中经历的大部分力都源于电磁力。它们有这样不寻常的名字是因为很久以前人们认为电力和磁力是不同的东西。经过大量的工作和实验,人们意识到它们实际上是同一基础理论的不同表现形式。
如果我们有带电的物体,它们没有移动,那么我们正在处理静电力(库仑定律)。这种力实际上比重力强得多。这可能看起来很奇怪,因为重力显然非常强大,而把一个气球贴在墙上似乎是静电力做过的最令人印象深刻的事情,但想想:为了让重力可检测,我们需要在附近有一个非常大的质量。但一个在某人头发上摩擦过的气球可以以一种克服重力的力量粘在墙上 - 仅仅靠气球和墙壁中的电荷!
磁力是电磁力的另一种表现形式。它源于运动电荷之间的相互作用,而不是库仑定律中涉及的固定电荷。
磁力作用的例子包括磁铁、指南针、汽车发动机、计算机数据存储和你的头发竖立起来。磁铁也用于拆迁行业,用于拾取汽车并将它们移动到工地周围。
牛顿第一定律指出,一个没有受力作用的物体将保持运动状态。那么为什么一个在桌子上滑动的盒子会停下来呢?答案是摩擦力。摩擦力源于盒子底部分子与桌子上的分子之间的相互作用。这种相互作用起源于电磁力,因此摩擦力只是电磁力的另一种表现形式。学校物理学中令人兴奋的一点是,大多数情况下我们被告知忽略摩擦力,但重要的是要意识到现实世界中存在摩擦力。
摩擦力也有用。如果没有摩擦力,当你试图把梯子靠在墙上时,它只会滑到地上。攀岩者利用摩擦力来保持他们在悬崖上的抓地力。
摩擦力是一种阻碍运动的力。它平行于接触面,并且作用于物体运动的反方向。
这是物体在介质中运动时所经历的力。当物体在空气中运动时,它需要在运动时排开空气,因此空气会对物体施加力。当你的速度很快时,这种力会变得很重要,人们会花很多心思来减少一辆跑车所经历的阻力。
阻力对于跳伞者非常有用。他们从高空跳下,如果没有阻力,他们会一直加速到地面。降落伞很宽是因为你展示的表面积越大,阻力就越大,因此你撞击地面的速度就越慢。