Fòs (fizik)

Atik sa a pa site ase sous (novanm 2023).

Si w gen zèv referans oswa atik oswa si w konnen bon jan sit entènèt ki gen rapò ak tèm ki adrese a, tanpri ranpli atik la lè w bay referans ki itil nan verifyabilite li epi konekte yo. nan seksyon “Nòt ak referans”. An pratik : Ki sous ki nesesè ? Kijan pou m ajoute sous yos ?

Yon fòs modèl, nan fizik klasik, yon aksyon mekanik egzèse sou yon objè oswa yon pati nan yon objè pa yon lòt objè oswa yon pati nan yon objè. Tout fòs yo aplike sou yon objè gen efè bay li akselerasyon oswa defòmasyon.

An 1684, Isaac Newton te klarifye konsèp fòs — mitou nan sansasyon kòporèl kontraksyon miskilè yo —, ki te fè l youn nan fondasyon mekanik Newtonian.

Istwa

Konsèp fòs la fin vye granmoun, men li te pran yon bon bout tan pou jwenn yon nouvo definisyon ka itilize. Vreman vre, kontrèman ak kantite fizik tankou longè oswa mas, ki reprezante pa kantite eskalè, fòs yo ka reprezante pa vektè. Reprezantasyon vektè fòs yo dwe distenge ak fòs tèt yo. Gen kèk filozòf ak fizisyen, yo rele operasyonalis oswa enstrimantal sou fòs, nye ke gen fòs: dapre yo, vektè fòs yo itilize nan mekanik yo se zouti itil pou fizisyen an, men yo pa dekri anyen an reyalite. Youn nan agiman yo se ke fòs yo insansibl. Reyalis fòs yo, nan kontras, diskite ke vektè fòs refere a fòs ki egziste poukont reprezantasyon yo. Pou objeksyon ke fòs yo insansibl, yo souvan reponn ke pèsepsyon tactile oswa sans miskilè pèmèt nou fè eksperyans antite fizik sa yo.Modèl:Referans vle

Achimèd, lè li t ap etidye pwoblèm bra levye a, te mansyone pwa kò yo, san li pa eksplike plis klèman sa li vle di. Lè w ap etidye pouli yo, konsèp fòs yo itilize yon fason ki konfizyon kòm tansyon an nan fil yo. Galileo rezoud menm pwoblèm plan an enkline oswa tonbe kò yo san yo pa fè apèl klèman ak nosyon fòs.

An menm tan an, konpozisyon fòs parèt implicitement nan travay Simon Stevin (De Beghinselen der Weeghconst, 1586). Sepandan, distenksyon ant nosyon fòs ak vitès poko klè.

Apre travay Huygens, Leibniz matematikman defini Fòs vivan kòm mas la miltipliye pa kare vitès la, tou. kòm aksyon kòm fòs sa a (m·v²) miltipliye pa tan, sa vle di sòm tout fòs vivan yon sistèm pou yon dire, konsèp ki Wolff, Maupertuis ak Lagrange pral gaye.

Isaac Newton defini fòs akselere nan (la) Philosophiae Naturalis Principia Mathematica li (1687), e fòs akselere sa a se sa nou vle di fòs nan fizik jodi a. Li pèmèt yon prezantasyon senp nan mekanik klasik (lwa mouvman Newton yo); Newton avèti ke li pa konsidere "fòs" sa yo nan yon pwen de vi fizik men sèlman matematik^[1].

Jodi a, nosyon fòs nan fizik rete lajman itilize, patikilyèman nan ansèyman ak nan jeni. Sepandan, pandan moman yo, enèji ak kantite mouvman oswa enpilsyon yo fondamantal kantite fizik, fòs ka wè sa tankou yon modélisation artifices, pratik men pa esansyèl. Nan mekanik analitik gen fòmilasyon mekanik klasik ki pa sèvi ak konsèp fòs la. Fòmilasyon sa yo, ki te parèt apre mekanik Newtonyen, sepandan rele sou menm plis abstrè nosyon pase vektè fòs la, e se poutèt sa nou konsidere ke li se pi bon prezante yo sèlman nan edikasyon siperyè.

Fòs yo tou souvan konfonn ak konsèp nan kontrent, epi an patikilye ak tansyon.

Karakteristik

Fòs se yon mayitid yon nati vektè. Yon fòs kapab konplètman reprezante pa yon vektè lye (ki gen yon direksyon, yon sans ak yon entansite) ak yon pwen aplikasyon, gade “Force vector” .

Lè yo aplike yon seri fòs nan yon sistèm endeformab (yon solid pafè), ansanm sa a ka konplètman reprezante pa yon torsor (karakterize pa yon vektè ak moman nan yon pwen).

Pami fòs ki genyen ant plizyè objè li ka bon pou distenge sa yo ki egzèse an kontak ak yo ak sa yo ki egzèse nan yon distans, men pa gen okenn diferans nan lanati ant yo (fòs kontak yo se nan yon nati elektwostatik ).

Lè nou enterese nan yon sistèm defòmab (aparèy mekanik, solid elastik, likid), li itil pou nou fè distenksyon ant fòs enteryè yo (ki egzèse ant diferan pati sistèm nan) ak fòs eksteryè yo (egzèse pa objè yo). pa enkli nan sistèm konsidere a).

Yon konsèp trè itil

Konsèp fòs la trè itil pou "imajine" mouvman an (dinamik), efò yo (estatik) oswa deformasyon (Rezistans materyèl) sibi. pa yon objè. Kèlkeswa kòz mouvman an oswa efò yo (frenaj pa friksyon, akselerasyon pa motè, leve sou yon zèl pa koule lè, atraksyon pa tè a, atraksyon pa yon leman Modèl:, elatriye), tout bagay rive tankou si nou tache ti bann elastik nan objè sa a lonje ak menm tansyon ak fòs ki aplike nan objè a.

Anplis de sa, li posib pou konbine fòs ki aji sou menm pwen an, men ki soti nan kòz diferan, nan yon sèl fòs. Pou fè sa, tou senpleman ajoute vektè fòs yo (operasyon sa a se ranplase de bann kawotchou ki tache ak menm pwen an, men petèt rale nan diferan direksyon, ak yon sèl kawotchou ki pwodui menm tansyon an).

Se kapasite sa a pou rasanble ansanm ak konbine fenomèn varye sa yo nan menm zouti ki bay tout pouvwa li nan konsèp fòs la.

Kidonk, yon fwa nou asimile Lwa mouvman Newton yo, nou ka konprann efè nenpòt entèraksyon sou yon objè, depi, sepandan, nou rete nan kondisyon aplikasyon mekanik klasik yo:

objè yo dwe ase gwo, konpare ak yon atòm, pou matyè a parèt kontinyèl (otreman, yo dwe itilize mekanik pwopòtik);
vitès yo dwe relativman ba, konpare ak vitès limyè (otreman, yo dwe itilize relativite jeneral oswa relativite espesyal);
jaden gravitasyon dwe yon ti kras varyab ak entansite limite, pou efè li sou jeyometri espas-tan ka neglije (otreman, yo dwe itilize relativite jeneral).

Nan lavi chak jou nou antanke moun terès, kondisyon yo pou aplike mekanik klasik yo toujou satisfè sou objè ke nou ka wè sou tè a ak je toutouni. Men, pwopriyete yo nan objè sa yo (koulè, dite, operasyon nan yon aparèy elektwonik Modèl:, elatriye) yo jeneralman eksplike pa entèraksyon nan nivo molekilè, epi pafwa mande, yo dwe eksplike, yo gen rekou nan mekanik pwopòsyon.

Aplikasyon nan sistèm konplèks

Atik detaye : Fòs enteryè ak fòs ekstèn.

Lè nou etidye konpòtman yon sistèm fizik ki gen plizyè objè epi nou fè yon bilan sou fòs ${\vec {F}}$ aplike nan sistèm nan (sa vle di diferan objè li yo), li itil. pou fè distenksyon ant fòs entèn ${\vec {F}}_{\mathrm {int} }$ (egzèse pa lòt objè nan sistèm nan) ak fòs ekstèn ${\vec {F}}_{\mathrm {ext} }$ (fè pa objè yo). ekstèn nan sistèm nan). Nou montre an reyalite ke fòs rezilta fòs entèn yo se zewo e se poutèt sa yo pa kontribye anyen nan akselerasyon jeneral sistèm nan (sa vle di akselerasyon sant gravite li. ). Nan lòt men an, yo patisipe nan balans enèji a (paske de fòs opoze de pa de ka trè byen founi yon travay ki pa zewo.

Vektè fòs

Nan fizik, nou modle yon fòs pa yon vektè lye. Yon reprezantan vektè fòs karakterize pa kat eleman:

Direksyon: oryantasyon fòs la;
Direksyon an: nan direksyon kote fòs la aji;
Estanda a: entansite fòs la, li mezire an newton (N);
Pwen aplikasyon an: kote fòs la egzèse.

Li posib tou pou sèvi ak yon vektè glisman, lè w ranplase done pwen aplikasyon an ak sa ki nan liy sipò a.

Gade tou

Referans

↑ Fin Modèl:8yèm, p. 408 soti nan edisyon Bernard Cohen ak Anne Whitman, 1999; konfime nan kòmantè p. 152 (yo %20forces%20not%22&f=false li sou entènèt).

Lyen deyò

Dinamik, Martin Pohl (CERN)
[videyo] Disponible sur (en) YouTube.

[1] Fin Modèl:8yèm, p. 408 soti nan edisyon Bernard Cohen ak Anne Whitman, 1999; konfime nan kòmantè p. 152 (yo %20forces%20not%22&f=false li sou entènèt).

[1]