Силовое поле. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Силовое поле - часть пространства (ограниченная или неограниченная), в каждой точке к-рой на помещённую туда материальную частицу действует определённая по численной величине и направлению сила, зависящая только от координат х, у, z этой точки. Такое cиловое поле наз. стационарным; если сила поля зависит и от времени, то cиловое поле наз. нестационарным; если сила во всех точках силового поля имеет одно и то же значение, т. е. не зависит ни от координат, ни от времени, силовое поле наз. однородным.

Стационарное силовое поле может быть задано ур-ниями

Если существует такая функция U(x, у, z), называемая силовой функцией, что элементарная работа сил поля равна полному дифференциалу этой функции, то силовое поле называется потенциальным. В этом случае силовое поле задаётся одной функцией U(x, у, z), а сила F может быть определена через эту функцию равенствами:

или

. Условие существования силовой функции для данного силового поля состоит в том, что

или

. При перемещении в потенциальном силовом поле из точки M₁(x₁, y₁, z₁)в точку М₂(х₂, у₂, z₂) работа сил поля определяется равенством

и не зависит от вида траектории, по к-рои перемещается точка приложения силы.

Поверхности U(x, у, z) = const, на к-рых функция сохраняет пост. значение, наз. поверхностями уровня. Сила в каждой точке поля направлена по нормали к проходящей через эту точку поверхности уровня; при перемещении вдоль поверхности уровня работа сил поля равна нулю.

Примеры потенциального силового поля: однородное поле тяжести, для к-рого U = -mgz, где т - масса движущейся в поле частицы, g - ускорение силы тяжести (ось z направлена вертикально вверх); ньютоново поле тяготения, для к-рого U = km/r, где r =

- расстояние от центра притяжения, k - постоянный для данного поля коэффициент. Вместо силовой функции в качестве характеристики потенциального силового поля можно ввести потенциальную энергию П, связанную с U зависимостью П(х, у, z)= = -U(x, у, z). Изучение движения частицы в потенциальном силовом поле (при отсутствии других сил) существенно упрощается, т. к. в этом случае имеет место закон сохранения механич. энергии, позволяющий установить прямую зависимость между скоростью частицы и её положением в силовом поле

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.