Silové pole (fyzika)

Silové pole ve fyzice je vektorové pole v prostoru, v jehož každém bodě je testovací částice ovlivněna silou definovanou ve velikosti a směru (vektor síly ) .

Technicky rozlišují (jak se to dělá u jiných typů polí):

stacionární silová pole , jejichž velikost a směr mohou záviset pouze na bodu v prostoru (souřadnice x, y, z), a
nestacionární silová pole , která jsou také závislá na čase t.

Taky:

stejnoměrné silové pole , pro které je síla působící na zkušební částici stejná ve všech bodech prostoru a
nehomogenní silové pole , které tuto vlastnost nemá.

Nejjednodušší na studium je stacionární rovnoměrné silové pole, ale je to také nejméně obecný případ.

Potenciální pole

Pokud práce sil pole působících na testovací částici, která se v ní pohybuje, nezávisí na dráze částice a je určena pouze její počáteční a konečnou polohou, pak se takové pole nazývá potenciál. Za to můžeme zavést koncept potenciální energie částice - určitou funkci souřadnic částic tak, že rozdíl mezi jejími hodnotami v bodech 1 a 2 je roven práci, kterou pole při pohybu vykoná. částice z bodu 1 do bodu 2.

Síla v potenciálním poli je vyjádřena jako potenciální energie jako její gradient :

{\vec F}=-{\mathrm {grad}}\ U.

Příklady potenciálních silových polí:

Newtonovské gravitační pole . Pro pole hmotného bodu platí: ${\vec g}({\vec r})=-G{\frac {M}{r^{3}}}{\vec r}$ $U({\vec r})=-G{\frac {mM}{r}}$ kde je intenzita pole (gravitační zrychlení), je potenciální energie, M je hmotnost hmotného bodu, je poloměrový vektor nakreslený z hmotného bodu do pozorovacího bodu, r je délka tohoto poloměrového vektoru, m je hmotnost testované částice, G je nějaká konstanta (nazývaná gravitační konstanta ), jejíž číselná hodnota závisí na zvolené soustavě jednotek . ${\vec g}$ $U$ ${\vec {r))$
elektrostatické pole .
Pole pružných deformací .

Literatura

E. P. Razbitnaya, V. S. Zakharov "Kurz teoretické fyziky", kniha 1. - Vladimir, 1998.