Русская Википедия:Силовое поле (физика)

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Шаблон:Другие значения Силово́е по́ле в физике — это векторное поле в пространстве, в каждой точке которого на пробную частицу действует определённая по величине и направлению сила (вектор силы).

Технически различают (как это делается и для других видов полей):

• стационарные силовые поля, величина и направление которых могут зависеть исключительно от точки пространства (координат <math>x</math>, <math>y</math>, <math>z</math>), и
• нестационарные силовые поля, зависящие также от момента времени <math>t</math>.

Также:

• Шаблон:Anchorоднородное силовое поле, для которого сила, действующая на пробную частицу, одинакова во всех точках пространства и
• неоднородное силовое поле, не обладающее таким свойством.

Наиболее простым для исследования является стационарное однородное силовое поле, но оно же представляет собой и наименее общий случай.

Потенциальные поля

Если работа сил поля, действующих на перемещающуюся в нём пробную частицу, не зависит от траектории частицы, и определяется только её начальным и конечным положениями, то такое поле называется потенциальным. Для него можно ввести понятие потенциальной энергии частицы — некоторой функции координат частиц такой, что разность её значений в точках 1 и 2 равна, с точностью до знака, работе <math>A_{1\to 2}</math>, совершаемой полем при перемещении частицы из точки 1 в точку 2:

<math>U_2-U_1 = -A_{1\to 2}</math>.

Сила в потенциальном поле выражается через потенциальную энергию как её градиент:

<math>\vec F = - \mathrm{grad}\ U.</math>

Примеры потенциальных силовых полей:

• Ньютоново поле тяготения. Для поля материальной точки справедливо:

  <math>\vec g(\vec r) = - G\frac{M}{r^3}\vec r</math>

  <math>U(\vec r) = - G\frac{mM}{r}</math>,

где <math>\vec g</math> — напряжённость поля (ускорение свободного падения), <math>U</math> — потенциальная энергия, <math>M</math> — масса материальной точки, <math>\vec r</math> — радиус-вектор, проведённый от материальной точки в точку наблюдения, <math>r</math> — длина этого радиуса-вектора, <math>m</math> — масса пробной частицы, <math>G</math> — константа, называемая гравитационной постоянной, численное значение которой зависит от выбранной системы единиц измерения.

• Электростатическое поле.
• Поле упругих деформаций.

Литература

Е. П. Разбитная, В. С. Захаров «Курс теоретической физики», книга 1. — Владимир, 1998.