В чем отличие кулоновских сил от гравитационных сил кратко

Обновлено: 06.07.2024

- силы, действующие между нуклонами , представляют собой проявление сильного взаимодействия - одного из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц . Сведения о Я.с. получены из данных о рассеянии нуклонов на нуклонах, а также из исследований св-в атомных ядер (связанных состояний нуклонов). Само существование атомных ядер заставляет предположить, что в Я.с. имеется существенное притяжение, которое и обеспечивает энергию связи нуклонов в ядрах порядка неск. МэВ на нуклон. Кроме того, с увеличением числа нуклонов A в ядре энергия связи на нуклон остается примерно постоянной, а объем ядра растет пропорционально A. Про системы с такими св-вами говорят, что в них имеется насыщение сил, и потому Я.с. наз. насыщающими. Они приводят к возможности существования ядерной материи (см. Нейтронные звезды ), плотность энергии к-рой не зависит от полного числа нуклонов и составляет примерно 16 МэВ на нуклон [если пренебречь эл.-магн. (кулоновским) и гравитац. взаимодействиями]. Грубо можно представить себе, что Я.с. - это притяжение только между нуклонами - ближайшими соседями, поэтому и энергия связи ядра пропорциональна числу нуклонов в ядре.

Обычно предполагают, что потенциал Я.с. в произвольной системе унклонов можно свести к сумме потенциалов парных сил, т.е. сил, действующих между парой нуклонов (влиянием всех остальных нуклонов на данную пару пренебрегают). Хотя кроме парных взаимодействий нуклонов наверняка существуют многочастичные нуклонные взаимодействия, последние проявляются значительно слабее и их пока нельзя однозначно выделить в эксперименте. Поэтому под Я.с. обычно подразумевают парные Я.с.

Совершенно иная ситуация возникает в системе, где преимущественно действуют кулоновские или гравитац. силы. Из-за того, что потенциал этих сил очень медленно спадает с расстоянием r между частицами (как 1/r), во взаимодействии с данной частицей принимают участие не только ближайшие соседи, но и все частицы системы. Поэтому энергия взаимодействия растет гораздо ьыстрее, чем число частиц, и насыщения сил не возникает. Ненасыщенные св-ва гравитац. сил и явл. причиной гравитационного коллапса массивных звезд.

Я.с. описывают при помощи потенциала, к-рый явл. функцией расстояния r между нуклонами. В отличие от кулоновского и гравитац. потенциалов, обратно пропорциональных расстоянию, ядерный потенциал зависит от r гораздо сложнее. Напр., на расстоянии 1 ферми (1 ферми=10 -13 см) ядерное притяжение максимально и превышает кулоновское взаимодействие (потенциал) в неск. десятков раз, а гравитационное - в 10 38 раз, однако с увеличением расстояния до r=6 ферми ядерное притяжение убывает в 200 раз, тогда как кулоновское и гравитационное только в 6 раз.

Из-за такого различия ядерных, кулоновских и гравитац. сил их относительный эффект зависит от полного числа частиц в системе. В ядрах с гравитац. силы несущественны, а кулоновские силы отталкивания пропорциональны квадрату числа протонов (Z 2 ) и уменьшают полную энергию связи примерно на 25% для ср. и тяжелых ядер (). Кулоновские силы приводят также к спонтанному делению тяжелых ядер, потому что суммарная кулоновская энергия отталкивания в ядрах - продуктах деления - меньше, чем в исходном ядре. Эти же кулоновские силы делают невозможным существование равновесной ядерной материи с примерно одинаковым числом протонов и нейтронов, поскольку энергия связи за счет Я.с. растет как A, а отталкивание за счет кулоновских сил растет как Z 2 ~ A 2 .

Нейтронная ядерная материя в отсутствие гравитац. сил не может существовать, т.к., по теоретич. оценкам, притяжения между нейтронами чуть-чуть не хватает для образования связанного состояния. С ростом числа нуклонов в системе, а следовательно ее массы, гравитац. силы становятся все более важными. При суммарной массе нуклонов, сравнимой с массой нейтронной звезды (), гравитац. энергия превышает 15% массы покоя всех нуклонов (в энергетическом выражении); при этом гравитац. силы создают давление, необходимое для существования нейтронной материи в центре нейтронной звезды.

Еще одно свойство потенциала Я.с. состоит в том, что если кулоновский и гравитац. потенциалы в нерелятивистском приближении зависят только от зарядов и масс частиц соответственно, то потенциал Я.с. зависит от гораздо большего числапеременных. Определим эти переменные. Нуклоны обладают спином , зарядом Q и движутся относительно друг друга с орбитальным моментом количества движения L. Кроме того, за счет Я.с. возможен обмен зарядом между протонами p и нейтронами n. Количество различных членов в потенциале Я.с. зависит от всех комбинаций переменных, но уменьшается за счет изотопической и вращательной инвариантности потенциала Я.с. Согласно изотопической инвариантности, существуют два различных типа ядерного взаимодействия: одно для симметричных по заряду состояний пары нуклонов pp или nn (ему соответствует т.н. изоспин I=0). Согласно вращательной инвариантности, потециал Я.с. зависит от ориентации спинов нуклонов относительно друг друга и определенного направления в системе: спины могут быть параллельными или антипараллельными, соответственно суммарный спин S равен единице или нулю. При S=1 в потенциале я.с. имеется зависимость от ориентации спина относительно направления линии, соединяющей нуклоны. Соответствующий член в потенциале Я.с. наз. потенциалом тензорных сил. Кроме того, спин S=1 может быть по-разному ориентирован относительно плоскости орбиты нуклонов. Член в потенциале, содержащий эту зависимоть, наз. потенциалом спин-орбитальных сил. Т.о., осн. составляющие части потенциала Я.с. включают четыре типа потенциала центральных сил (т.е. зависящих только от r - расстояния между нуклонами, но не от направления их движения): два по значению полного спина и два по значению изоспина. Имеются также два тензорных потенциала (I=0,1) и два спин-орбитальных (I=0,1). Кроме того, потенциал Я.с. может зависеть от L 2 и от P 2 - квадрата импульса нуклонов.

Прямое экспериментальное определение парных Я.с. состоит в опытах по рассеянию нуклонов (протонов или нейтронов) на нуклонной мишени. Для определения зависимости Я.с. от ориентации спинов требуются опыты с поляризованными нуклонами и поляризованными мишенями. Эти опыты выполнены, и имеются прецизионные данные в интервале энергий до 1000 МэВ (в лабораторной системе отсчета - системе координат, связанной с покоящимся нуклоном).

На основании экспериментальных данных можно утверждать следующее.
1)Все члены в потенциале Я.с. сравнимы по величине. Главным остается потенциал центральных сил; спин-орбитальные и тензорные силы оказываются меньше, но всего в неск. раз. Для сравнения заметим, что для кулоновских сил в атоме зависящая от спинов часть потенциала составляет ок. 1% от центральной части (~ Q₁Q₂/r).

2)Я.с. обладают конечным радиусом действия, поэтому их называют короткодействующими по сравнению с кулоновскими или гравитационными.

3)На расстоянии 1-1,5 ферми центральная часть взаимодействия является притягивающей - глубина потенциала притяжения (потенциальной ямы) 30-50 МэВ; однако по законам квантовой механики энергия связанного состояния оказывается гораздо меньше (она отличается от глубины ямы на ср. кинетич. энергию, равную примерно , где r₀ - ширина ямы притяжения, m - масса нуклона). Из-за малого радиуса действия Я.с. (1,5-2 ферми) притяжение оказывается достаточным для возникновения только одного связанного состояния протона и нейтрона с параллельными спинами (дейтрон) с энергией связи 2,2 МэВ. Два нейтрона (или два протона) вообще не образуют связанного состояния. Для сравнения укажем, что в молекуле водорода над осн. состоянием возникает целый спектр возбужденных колебательных и вращательных состояний.

Заметим еще, что энергию ядер или ядерной материи нельзя определить как энергию связи пары (2,2 МэВ), умноженную на полное число пар или число возможных связей; правильный расчет гораздо сложнее и, напр., приводит к большой энергии связи среднего по массе ядра, даже когда энергия связи пары равна нулю.

4)При больших энергиях нуклонов в экспериментах по рассеянию частиц (что эквивалентно малым расстояниям, r 1,5 ферми).

В течение 60-х годов 20 в., когда были открыты более тяжелые мезоны ( и ), их также включили в схему обмена между нуклонами. Это позволило качественно объяснить возникновение спин-орбитальных сил и отталкивательного кора.

Для объяснения притяжения нужной силы на расстоянии ок. 1 ферми вводятся гипотетические скалярные мезоны. В настоящее время вместо скалярных мезонов вводится обмен парой скоррелированных -мезонов.

Расчет энергий связи ядер 3 H, 3 He, 4 He с использованием парных потенциалов проводится теперь с точностью ок. 3%. ОказалосьЮ что такой расчет систематически приводит к недосвязанности ядер (по сравнению с экспериментом). Например, для 3 H и 3 He расчет дает энергию связи на 20% меньше экспериментальной величины, для 4 He - на 30-40% меньше. Расчеты сечений реакций в трех- четырехнуклонных системах в среднем лучше согласуются с опытом в области малых энергий (до 20 МэВ).

Все это в сочетании с трудностью теоретич. объяснения величины кора заставляет признать теоретич. картину Я.с. не вполне удовлетворительной. Вознишая в последние годы кварк-глюонная картина строения частиц, участвующих в сильных взаимодействиях (адронов), представляет нуклон как систему из трех валентных кварков , взаимодействующих за счет обмена глюонами и находящихся внутри некоторого "пузыря" (обычно называемого кварковым мешком), окруженного давящим на него снаружи вакуумом. В такой картине Я.с. на малых расстояниях доминирует механизм слипания двух нуклонных мешков с образованиемобщего шестикваркового менка. Поэтому два нуклона не могут быть рядом, на расстоянии, меньшем размеров общего мешка, что позволяет просто и количественно точно объяснить возникновение отталкивательного кора в Я.с. (а также и ряд др. характеристик Я.с.). Несомненно, кварк-глюонная картина Я.с. явл. наиболее фундаментальной, однако в ее конкретном осуществлении делаются только первые шаги.

Лит.:
Блатт Дж., Вайскопф В., Теоретическая ядерная физика, пер. с англ., М., 1954; Бор О., Моттельсон Б., Структура атомного ядра, пер. с англ., т. 1-2, М., 1971-77; Калоджеро Ф., Симонов Ю.А., Ядерные силы, насыщение и структура ядер, в сб.: Будущее науки, в. 9, М., 1976.

Железнобитонная плита размером 4 м * 0,5 м * 0,25 м погружена в воду наполовину. какова архимедова сила, действующая сила на нее? плотность воды 1000 кг/м3

Велосипед движется равномерно по окружности радиусом 100 м и делает 1 оборот за 2 мин. Путь и перемещение велосипедиста за 1 мин соответственно равны

1. Классификацию галактик Хаббла часто называют камертонной. Поясните причину такого названия. 2. Определите, какой промежуток времени требуется свету, чтобы пересечь Большое и Малое Магеллановы Облака в поперечнике

Кулоновская сила, как и любая другая сила ( например, гравитационная), подчиняется третьему закону Ньютона : силы, взаимодействия между зарядами равны по величине и направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей эти заряды.

Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении одного из них в три раза?

Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении одного из них в три раза.

Сила гравитационного взаимодействия между двумя телами не зависит от?

Сила гравитационного взаимодействия между двумя телами не зависит от.

Сравните силы гравитационного и электрического взаимодействия между электроном и протоном?

Сравните силы гравитационного и электрического взаимодействия между электроном и протоном.

Найдите отношение кулоновских сил к силам всемирного тяготения.

У меня выходит 2.

2 * 10 ^ 21 В ответах 2, 27 * 10 ^ 39 Напишите свои подробные вычисления.

Может ли сила гравитационного притяжения двух тел уменьшится при их сближении?

Примеры действия электромагнитных сил и гравитационных?

Примеры действия электромагнитных сил и гравитационных.

Заряд электрона e = 1, 6×10−19 Кл, а его масса me = 9, 11×10−31 кг?

Заряд электрона e = 1, 6×10−19 Кл, а его масса me = 9, 11×10−31 кг.

Во сколько раз сила кулоновского отталкивания двух электронов больше силы их гравитационного притяжения?

Во сколько раз сила электростатического взаимодействия двух протонов больше силы их гравитационного взаимодействия?

Во сколько раз сила электростатического взаимодействия двух протонов больше силы их гравитационного взаимодействия?

Как называется сила с которой взаимодействуют заряды?

А)кулоновские б)гравитационные в) притяжения г)отталкивания.

Природа силы трения : 1) гравитационная 2) электромагнитная 3) гравитационная и электромагнитная 4) ядерная?

Природа силы трения : 1) гравитационная 2) электромагнитная 3) гравитационная и электромагнитная 4) ядерная.

Сила тяжести на других планетах?

Сила тяжести на других планетах.

Кокс))0. В общем, выделение теплоты при сгорании кокса и нефти - одинаковое. Поэтому можно записать : Q1 = Q2 Расписываем : Q1 = m(кокса)0)) * лямбда(кокса)00) Q2 = m(нефти) * лямбда(нефти). Тогда : m(кокса) * лямбда кокса = m(нефти) * лямбда(нефт..

1) Находим фокусное расстояние линзы : D = 2 дптр D = 1 / F F = 1 / D = 1 / 2 = 0, 50 м 2) Формулу линзы запишем при условии, что изображение МНИМОЕ : 1 / F = 1 / d - 1 / f Тогда : 1 / d = 1 * F + 1 / f d = f * F / (f + F) = 0, 40 * 0, 50 / (0, 40 + ..

L = 0. 8 Гн ΔI = 25 A Δt = 0. 02 c E = ? = = = E = - L * ΔI / Δt = - 0. 8 * 25 / 0. 02 = - 1000 B = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =.

Масса так как она не может двигаться.

Вроде, масса не имеет направления.

Постоянный магнит образует магнитное поле, которое способно передаваться по проводникам. Каждый железный предмет подсоединённый к магниту сам становится магнитом, и так далее. Постепенно поле ослабевает.

N = Na * ν N - количество молекул Na - число Авогадро ( = 6, 04 * 10 ^ 23 моль ^ - 1) v - количество вещества v = m / M (Масса делённая на молярную массу) N = 6, 04 * 10 ^ 23 * 30 / 18 = 11 * 10 ^ 23.

На лабораторному столі стоїть колба зі спиртом : Скляна колба - твердий стан Спирт в колбі - рідина. Пари спирту - газ.

По формуле Томсона определим период свободных колебаний в приёмном контуре : T = 2π * . Длина волны связана с периодом колебаний следующей формулойλ = сΤ , где с = 3 * 10 ^ 8 м / с - скорость света. Тогдаλ = 2πс * . Λ = 2 * 3. 14 * 3 * 10 ^ 8 м ..

В момент встречи тел должно быть x1 = x2. Решая уравнение 6 + 3 * t = 2 * t, находим t = - 6, что невозможно, так как t≥0. Оба тела движутся в одном направлении, причём скорость первого тела v1 = dx1 / dt = 3 больше скорости второго v2 = dx2 / dt =..

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

В предыдущей статье я рассмотрел вопрос, как может энергия передаваться на расстояние с помощью электромагнитной волны.

Тема же передачи на расстояние чисто потенциальной энергии (то есть без участия в этом процессе кинетической энергии) ставит нас в тупик лишь только потому, что механизм возникновения потенциала, например, при взаимодействии электрических зарядов - наукой до сих не понят. Да, она ввела понятие поля (как новой формы материи), но разве оно что-нибудь добавляет к пониманию этого механизма? Ровным счётом ничего.
Но, стоит только вспомнить, что потенциальная энергия возникает и при упругой деформации тел (а значит, здесь возникают и разности потенциалов), но для объяснения этого явления поле оказывается ненужным, то сразу возникает вопрос: а почему?

И отсюда гипотеза сразу же возникает: статическое потенциальное поле образуется за счёт одноразовой передачи потенциальной энергии в пространство.
И путём движения, конечно. Например, с помощью одноразового сжатия.
Но, раз движение тут есть (ведь сжатие – движение тоже), то почему бы кинетической энергии тут не возникнуть? И она тут возникает, это определённо.
Но почему ж тогда волны электромагнитной это не рождает?
А потому, что помещение заряда в пространства некоторую точку – изначально одностороннее и одноразовое возмущение "пространства".(а значит, и апериодическое, понятно)Для возбуждения же эм волны - требуется колебательное и длительное возмущение "пространства".

Причём в этом случае понятно, что поскольку энергия закачана в пространство и зафиксирована в нём, то тут возникло некое состояние равновесья. А значит, есть некая противодействующая сила (внутри системы которая естественно возникает) Но какова тогда её природа?
По аналогии с потенциальным полем упругости силы - это поле деформаций тела, а противодействующая их нарастанью сила – упругости сила.
Вот и выходит, что противодействует растягивающей деформации положительного заряда
(о подробном механизме возникновения которой пока я промолчу) –
упругости сила некоей невидимой (и необнаруживаемой нами) той среды
(которую мы и сжимаем, помещая наш заряд в пространство),
что в результате и приводит систему нашу к состоянью равновесья.

Гипотеза эта хороша, но вот её вам минус: если мы рассмотрим взаимодействие двух отрицательных зарядов, то в соответствии с ней получится у нас, что заряды эти - теперь притягиваться должны (поскольку оба втягивают в себя "пространство") Что уже не соответствует наблюдаемому факту: отрицательные заряды - отталкиваются, однако.
А если мы проверим гипотЕзу эту на разноименных, как говорят, зарядах, то она нам и подавно скажет: заряды тут должны не растягивать или сжимать "пространство", а перемещать его.(в сторону отрицательного заряда) Что также не соответствует фактам.

Так что же нам в итоге тут придумать? Как нам в воображении своём сконструировать бы те объекты, которые одноимёнными быв - отталкиваться должны, а став разноименными - притягиваться, понятно?
Хорошая мысля, как говорят, приходит опосля.
А именно, вот она. Представим мы, однако, такие две катушки (пусть и из одного витка), по которым ток идёт и расположенные друг в другу осями параллельно. Так что в итоге будет?
Возникающие тут Ампера силы - нам говорят, и однозначно:
1)если ток в катушках этих в одну сторону течёт (то есть в обеих либо по часовой тут стрелке, либо её против), то катушки эти отталкиваться должны,
2)а если токи в них текут друг другу противоположно, то катушки эти притягиваться будут.
Что в точности соответствует результату Кулоновского того эксперимента.

И тут, казалось бы, ура, победа!
Но тут другой косяк становится виден. А именно, если катушки эти расположить соосно,то направление их взаимодействия становится обратным. А именно притягиваться начинают одноименные тут, а отталкиваться - те, которые разноименны.
Но ведь эксперимент Кулона нам говорит иное: вокруг любого точечного заряда сферическое создаётся электрическое поле, то есть любой заряд - в любую сторону действует равносильно.
И как сиё несоответствие нам тут объяснить? А просто предположить, что заряженное тело создаётся вращением внутри него эфира, причём по смещающейся его орбите перманентно (примерно так, как движутся искусственные спутники Земли, поэтому в итоге после некоторого времени полёта траектории их заполняют (как бы)) всю сферическую поверхность над планетой.)
И в результате вывод тут какой? Что любой заряд вращением эфира создаётся в некотором теле, причём при очень быстро прецессирующей оси вращенья.

А к тому же тут мы вспоминаем про гравитационное (так называемое) поле, которого природа до сих не объяснена.
Но тем не менее в нём для одноимённых масс - ведь тоже притяженье, как и для прямолинейных токов. И это нам гипотезы основу тут даёт. Но всё-таки и здесь вопросы к той гипотезе возникают. А именно, как это притяженье можно обеспеччить в сферическом варианте (как эксперимент явление данное видит)
Ведь притяжение токов тут же возникает, когда они соосны. А, когда они на одной находятся оси?
И вроде бы результат нам в этом случае непонятен. Но, если нам учесть, что всякая электрическая цепь лишь замкнутой бывает, то всякая цепь тут - вихрь тока, а поэтому токи (в целом) прямолинейными не бывают, и потому не могут оказаться на одной оси, а только лишь соосно расположенными могут быть.
Что нас и возвращает к первоначальной гипотезе о взаимодействии катушек (которое, повторюсь, ведь вовсе не сферично) Но в случае гравитационного поля нам необходимо уж иное объяснить: как взаимодействие масс при ракурсе любом бывает лишь таким, как взаимодействие соосных тут катушек.(а не на параллельных тут осях катушек, как для электрического поля.)
И как же нам такое объяснить? Наверно, только тем, что "гравитационные" катушки срабатывают лишь тогда, когда они друг другу лишь соосны. Но как они соосность ищут? Лишь только прецессируя постоянно. И понятно, что соосность (пусть и приблизительная) достигается крайне редко, чем несоосность. Что нам и объясняет меньшую силу гравитационного поля, чем электрического.

Но этот ток в "пространстве", который гравитацию вызывает, наверное, какой-то всё-таки иной природы, чем тот ток, который кулоновские силы рождает.

Но для магнитного поля таких вот ухищрений (типа прецессии) нам совсем не надо.
Ведь магнитное поле - вовсе не сферично.(как электрическое поле)

Читайте также: