Что называют взаимодействием физика
Взаимодействие (в физике)
После появления квантовой теории поля представление о В. существенно изменилось. Согласно этой теории, любое поле состоит из частиц ‒ квантов этого поля. Каждому полю соответствуют свои частицы. Например, квантами электромагнитного поля являются фотоны. Заряженные частицы непрерывно испускают и поглощают фотоны, которые и образуют окружающее их электромагнитное поле. Электромагнитное В. в квантовой теории поля является результатом обмена частиц фотонами, т. е. фотоны являются переносчиками этого В. Аналогично, другие виды В. возникают в результате обмена частиц квантами соответствующих полей (см. Квантовая теория поля ).
Современная квантовая теория электромагнитных В. превосходно описывает все известные электромагнитные явления. Количественная теория сильных и слабых В. пока не построена. В обычных гравитационных В. тел квантовые эффекты считаются несущественными.
Лит.: Григорьев В. И., Мякишев Г. Я., Силы в природе, 3 изд., М., 1969.
Полезное
Смотреть что такое «Взаимодействие (в физике)» в других словарях:
Взаимодействие (философ.) — Взаимодействие, одна из основных философских категорий, отражающая процессы воздействия различных объектов друг на друга, их взаимную обусловленность и изменение состояния или взаимопереход, а также порождение одним объектом другого. В.… … Большая советская энциклопедия
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — в физике, воздействие тел или ч ц друг на друга, приводящее к изменению состояния их движения. В механике Ньютона взаимное действие тел друг на друга количественно характеризуется силой. Более общей хар кой В. явл. потенц. энергия. Первоначально… … Физическая энциклопедия
Взаимодействие — I Взаимодействие одна из основных философских категорий, отражающая процессы воздействия различных объектов друг на друга, их взаимную обусловленность и изменение состояния или взаимопереход, а также порождение одним объектом другого. В.… … Большая советская энциклопедия
взаимодействие — ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ философская категория, отражающая процессы воздействия объектов друг на друга, их взаимную обусловленность и порождение одним объектом другого. В. универсальная форма движения и развития, оно определяет существование и… … Энциклопедия эпистемологии и философии науки
Взаимодействие Юкавы — В физике элементарных частиц взаимодействие Юкавы, названное в честь Хидэки Юкавы, это взаимодействие между скалярным полем и дираковским полем : (скаляр) или (псевдоскаляр). Взаимодействие Юкавы можно использовать для описания сильных ядерных… … Википедия
Взаимодействие многих тел — Комплекс задач о взаимодействии многих тел достаточно обширный, и является одним из базовых, далеко не полностью разрешённых, разделов механики. В рамках ньютоновской концепции проблема ветвится на: комплекс задач столкновения двух и более… … Википедия
Электрон-фононное взаимодействие — в физике взаимодействие электронов с фононами (квантами колебаний кристаллической решётки). Причиной электрон фононного взаимодействия является изменение электрического поля из за деформации решётки, называемое деформационным потенциалом.… … Википедия
Квадрупольное взаимодействие — взаимодействие систем заряженных частиц на большом расстоянии друг от друга при условии, что полный электрический заряд каждой системы и её электрический Дипольный момент равны нулю. Если электрический заряд или дипольный момент системы… … Большая советская энциклопедия
Гравитационное взаимодействие — Гравитация (всемирное тяготение, тяготение) (от лат. gravitas «тяжесть») дальнодействующее фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все материальные тела. По современным данным, является универсальным взаимодействием в том… … Википедия
Фундаментальные физические взаимодействия: просто о сложном
Фундаментальной рубрике – фундаментальная тема. Постараемся рассказать о ней простым языком и кратко. Что такое физические взаимодействия, почему они важны, какие есть типы фундаментальных физических взаимодействий и их характеристики.
За студенческими новостями на злобу дня добро пожаловать на наш телеграм-канал.
Элементарные частицы: что это такое и какие они бывают
Начнем с самого начала. Все вокруг состоит из частиц. Грубо говоря, тем, что Земля – круглая, а небо – голубое, мы обязаны тому, как разные частицы с различными свойствами взаимодействуют между собой.
Элементарная частица – микрообъект субъядерного масштаба, который невозможно расщепить на более мелкие составные части.
Какие бывают элементарные частицы? По значению спина их делят на бозоны и фермионы. Но, конечно же, это далеко не все. Чтобы понять все многообразие частиц, вот небольшая схема с их классификацией.
Элементарных частиц насчитывается очень много. Так, стандартная модель насчитывает 61 частицу. А всего вместе с античастицами известно более 350 элементарных частиц. К тому же, ученые полагают, что существуют и неизвестные до сих пор частицы.
Понятие фундаментального физического взаимодействия
Чтобы понять и объяснить, как же все это работает, специально была разработана «теория всего». Точнее, сначала придумали стандартную модель, но из-за проблем с теорией квантовой гравитации она не включала в себя гравитационного взаимодействия. На данный момент теория всего насчитывает четыре фундаментальных физических взаимодействия:
Здесь они выстроены в порядке интенсивности. Вполне возможно, есть еще какое-то фундаментальное взаимодействие, о котором мы пока просто не знаем.
Пятым фундаментальным взаимодействием иногда называют Поле Хиггса. Подробнее об открытии знаменитого бозона Хиггса читайте в отдельной статье.
Рассмотрим каждое взаимодействие в хронологическом порядке.
Гравитационное взаимодействие
Его начали изучать одним из первых, а теория гравитации Ньютона на долгие годы легла в основу классической механики. Гравитация – уникальное и внезапно самое слабое из всех взаимодействий. Чем больше масса объекта, тем сильнее проявляется гравитация. Движение небесных тел и свободное падение происходят за счет гравитации, а гравитационное взаимодействие проявляется на огромных расстояниях. В масштабах микромира оно практически ничтожно.
Электромагнитное взаимодействие
Это основной вид взаимодействия между атомами, который начали активно изучать в 19 веке. Именно электромагнитная природа лежит в основе многих сил: упругости, трения и т.д. Исключение – сила тяжести, она является следствием гравитационного взаимодействия. Суть проявления электромагнитного взаимодействия описывается законом Кулона: между электрическими зарядами действуют силы притяжения и отталкивания.
Слабое взаимодействие
Уже с открытием радиоактивности и ядерных реакций ученые задумались: почему и благодаря какой силе ядро или составная частица распадаются? Логично было предположить, что за эти процессы ответственно еще одно взаимодействие, которое назвали слабым. Оно проявляется на расстояниях меньше атомного ядра.
Электромагнитное и слабое взаимодействие объединены теорией электрослабого взаимодействия.
Сильное взаимодействие
Ну ладно, с распадом разобрались. Но почему стабильные ядра атомов сами по себе не распадаются на протоны и нейтроны? Тем более, что положительные протоны в ядре должны отталкиваться друг от друга из-за электромагнитного взаимодействия. Очевидно, здесь действует штука посильнее, и это – сильное взаимодействие, которое проявляется на совсем уж маленьких расстояниях внутри атомного ядра между нуклонами.
Конечно, здесь мы рассказали обо всем очень кратко и без единой формулы. Хотите разобраться глубже? Попробуйте почитать учебники по квантовой физике. Но будьте осторожны, учеными доказано, что они являются сильнодействующим снотворным. А если на каком-то этапе возникнут сложности, обращайтесь в профессиональный сервис помощи учащимся.
Взаимодействие в физике.
Взаимодействие в физике – это воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению их движения.
Как известно, при неравномерном движении скорость тела меняется с течением времени. Изменение скорости тела происходит под действием другого тела.
Проведем опыт. Прикрепим к тележке упругую пластину, изогнем и свяжем ниткой. Тележка относительно стола находится в покое. Перережем нить. Пластинка выпрямится, но тележка останется на своем месте.
Теперь вплотную к согнутой пластинке поставим такую же тележку и снова перережем нитку. Пластинка выпрямится, в результате чего обе тележки придут в движение относительно стола – они разъедутся в разные стороны.
Из опыта стало ясно, что скорость тела меняется только в результате воздействия на него другого тела (в нашем опыте – второй тележки). Тележки действуют друг на друга – взаимодействуют. Следовательно, действие одного тела на другое не одностороннее, оба тела действуют друг на друга, т. е. взаимодействуют.
Рассмотрим пример взаимодействия двух лодок. Если человек, сидящий в лодке, отталкивает от себя вторую лодку, происходит взаимодействие и обе лодки приходят в движение.
В случае, когда человек прыгает с лодки на берег, то лодка отходит в противоположную от берега сторону (противоположно прыжку). В этом случае человек подействовал на лодку, но и лодка подействовала на человека. Он приобрел скорость, направленную к берегу.
Следовательно, в результате взаимодействия оба тела могут изменить свою скорость.
Конспект по теме взаимодействие тел
1. Понятие взаимодействия тел
Взаимодействием тел называют действие одного тела на другое.
Во взаимодействии участвуют два тела.
2. Примеры взаимодействия тел
Например: ракетка ударяет по шарику, он начинает двигаться. Футболист ногой ударил по мячу. Мяч приходит в движение. Сталкиваются две тележки. Которые начинают двигаться в противоположные стороны. Сосуд с водой. На поверхности воды лежит кусочек пробки с иглой. Поднесем магнит. Иголка с пробкой начинают двигаться в сторону магнита. Мальчик прыгает с лодки на берег. Лодка движется в противоположенную сторону.
3. Результат взаимодействия тел
Взаимодействие имеет результат:
4. Понятие массы тела
Масса тела и взаимодействие связаны между собой. То есть масса это мера взаимодействия тел. Пример: Земля взаимодействует с Луной. Способом взаимодействия определили ее массу.
5. Способы определения массы тела
Существуют способы определение массы: первый способ взаимодействие. Второй способ взвешивание.
5.1. Взаимодействие тела
Если взять две тележки одинаковой массы. Между тележками установить плоскую изогнутую пружину. Которая связана нитью. Если нить пережечь. То обе тележки отъедут на одинаковое расстояние. Делаем вывод: если тележки отъехали на одинаковое расстояние. Значит и массы этих тележек одинаковые. Если взять две тележки одну нагруженную, а другую пустую. И привести в соприкосновение при помощи упругой пружины. То после пережигания нити тележка, которая нагружена, отъехала на меньшее расстояние. Обладает большей массой. А тележка, которая отъедет на большее расстояние. Обладает меньшей массой.
5.2. Взвешивание при помощи весов
Второй способ определения массы взвешивание. Первое понятие взвешивания дается в школе. С помощью рычажных лабораторных весов. Учащиеся знакомятся с правилами взвешивания:
5.3. Виды весов
Весы бывают разных видов: лабораторные весы, торговые, аптечные, десятичные, электронные.
6. Единицы массы
Массу измеряют в кГ, Г, мГ, ц, Т. В системе СИ главной единицей, является кГ.
7. Понятие эталона массы
В городе Севра близ Парижа, находится музей. В котором хранятся эталоны масс, размеров тел. 1 кг представляет из себя цилиндр изготовленный из платины и иридия. Эти эталоны хранятся под несколькими стеклянными колпаками. Чтобы их масса не изменилась. Копии эталонов масс приобретают все страны мира. Чтобы торговля была равноценной.
Фундаментальные взаимодействия
Разделы: Физика
 | «Движенье повсюду, движенье везде: И в воздухе птица, и рыба в воде, И жизни нигде без движения нет, И Солнце летит в хороводе планет. Вот листья по воздуху долго кружат, И падает камень быстрее стократ». |
1. ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
Несмотря на то, что в веществе содержится большое количество элементарных частиц, существует лишь четыре вида фундаментальных взаимодействий между ними: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное.
Самым всеобъемлющим является гравитационное взаимодействие. Ему подвержены все материальные взаимодействия без исключения – и микрочастицы, и макротела. Это значит, что в нем участвуют все элементарные частицы. Проявляется оно в виде всемирного тяготения. Гравитация (от лат. Gravitas – тяжесть) управляет наиболее глобальными процессами во Вселенной, в частности, обеспечивает строение и стабильность нашей Солнечной системы. Согласно современным представлениям, каждое из взаимодействий возникает в результате обмена частицами, называемыми переносчиками этого взаимодействия. Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством обмена гравитонами.
Электромагнитное взаимодействие, как и гравитационное, по своей природе дальнодействующее: соответствующие силы могут проявляться на очень значительных расстояниях. Электромагнитное взаимодействие описывается зарядами одного типа (электрическими), но эти заряды уже могут иметь два знака – положительный и отрицательный. В отличие от тяготения, электромагнитные силы способны быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Физические и химические свойства разнообразных веществ, материалов и самой живой ткани обусловлены именно этим взаимодействием. Оно же приводит в действие всю электрическую и электронную аппаратуру, т.е. связывает между собой только заряженные частицы. Теория электромагнитного взаимодействия в макромире называется классической электродинамикой.
Слабое взаимодействиеменее известно за пределами узкого круга физиков и астрономов, но это нисколько не умаляет его значения. Достаточно сказать, что если бы его не было, погасли бы Солнце и другие звезды, ибо в реакциях, обеспечивающих их свечение, слабое взаимодействие играет очень важную роль. Слабое взаимодействие относится к короткодействующим: его радиус примерно в 1000 раз меньше, чем у ядерных сил.
Сильное взаимодействие – самое мощное из всех остальных. Оно определяет связи только между адронами. Ядерные силы, действующие между нуклонами в атомном ядре, – проявление этого вида взаимодействия. Оно примерно в 100 раз сильнее электромагнитного. В отличие от последнего (а также гравитационного) оно, во-первых, короткодействующее на расстоянии, большем 10–15м (порядка размера ядра), соответствующие силы между протонами и нейтронами, резко уменьшаясь, перестают их связывать друг с другом. Во-вторых, его удается удовлетворительно описать только посредством трех зарядов (цветов), образующих сложные комбинации.
В таблице 1 условно представлены важнейшие элементарные частицы, принадлежащие к основным группам (адроны, лептоны, переносчики взаимодействия).
Участие основных элементарных частиц во взаимодействиях
Важнейшей характеристикой фундаментального взаимодействия является его радиус действия. Радиус действия – это максимальное расстояние между частицами, за пределами которого их взаимодействием можно пренебречь (Табл.2). При малом радиусе взаимодействие называют короткодействующим, при большом – дальнодействующим.
Основные характеристики фундаментальных взаимодействий
Радиус действия, м
Переносчик взаимодействия
Место взаимодействия
Относительная интенсивность
Бесконечно большой
Между телами, имеющими массу
1
Бесконечно большой
Между телами, имеющими заряд
1036
Между нуклонами, эл. частицами
Промежуточные векторные бозоны
Сильное и слабое взаимодействия являются короткодействующими. Их интенсивность быстро убывает при увеличении расстояния между частицами. Такие взаимодействия проявляются на небольшом расстоянии, недоступном для восприятия органами чувств. По этой причине эти взаимодействия были открыты позже других (лишь в XX веке) с помощью сложных экспериментальных установок. Электромагнитное и гравитационное взаимодействия являются дальнодействующими. Такие взаимодействия медленно убывают при увеличении расстояния между частицами и не имеют конечного радиуса действия.
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, КАК СВЯЗЬ СТРУКТУР ВЕЩЕСТВА
В атомном ядре связь протонов и нейтронов обуславливает сильное взаимодействие. Оно обеспечивает исключительную прочность ядра, лежащую в основе стабильности вещества в земных условиях.
Слабое взаимодействие в миллион раз менее интенсивно, чем сильное. Оно действует между большинством элементарных частиц, находящихся друг от друга на расстоянии, меньшем 10–17 м. Слабым взаимодействием определяется радиоактивный распад урана, реакции термоядерного синтеза на Солнце. Как известно, именно излучение Солнца является основным источником жизни на Земле.
Электромагнитное взаимодействие, являясь дальнодействующим, определяет структуру вещества за пределами радиуса действия сильного взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие связывает электроны и ядра в атомах и молекулах. Оно объединяет атомы и молекулы в различные вещества, определяет химические и биологические процессы. Это взаимодействие характеризуется силами упругости, трения, вязкости, магнитными силами. В частности, электромагнитное отталкивание молекул, находящихся на малых расстояниях, вызывает силу реакции опоры, в результате чего мы, например, не проваливаемся сквозь пол. Электромагнитное взаимодействие не оказывает существенного влияния на взаимное движение макроскопических тел большой массы, так как каждое тело электронейтрально, т.е. оно содержит примерно одинаковое число положительных и отрицательных зарядов.
Гравитационное взаимодействие прямо пропорционально массе взаимодействующих тел. Из-за малости массы элементарных частиц гравитационное взаимодействие между частицами невелико по сравнению с другими видами взаимодействия, поэтому в процессах микромира это взаимодействие несущественно. При увеличении массы взаимодействующих тел (т.е. при увеличении числа содержащихся в них частиц) гравитационное взаимодействие между телами возрастает прямо пропорционально их массе. В связи с этим в макромире при рассмотрении движения планет, звезд, галактик, а также движения небольших макроскопических тел в их полях гравитационное взаимодействие становится определяющим. Оно удерживает атмосферу, моря и все живое и неживое на Земле, Землю, вращающуюся по орбите вокруг Солнца, Солнце в пределах Галактики. Гравитационное взаимодействие играет главную роль в процессах образования и эволюции звезд. Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц изображаются с помощью специальных диаграмм, на которых реальной частице соответствует прямая линия, а ее взаимодействие с другой частицей изображается либо пунктиром, либо кривой (рис. 1).
Диаграммы взаимодействий элементарных частиц
Современные физические представления о фундаментальных взаимодействиях постоянно уточняются. В 1967 г. Шелдон Глэшоу, Абдус Салам и Стивен Вайнберг создали теорию, согласно которой электромагнитное и слабое взаимодействия представляют собой проявление единого электрослабого взаимодействия. Если расстояние от элементарной частицы меньше радиуса действия слабых сил (10–17 м), то различие между электромагнитным и слабым взаимодействиями исчезает. Таким образом, число фундаментальных взаимодействий сократилось до трех.
Теория «Великого объединения».
Некоторые физики, в частности, Г.Джорджи и Ш.Глэшоу, предположили, что при переходе к более высоким энергиям должно произойти еще одно слияние – объединение электрослабого взаимодействия с сильным. Соответствующие теоретические схемы получили название Теории «Великого объединения». И эта теория в настоящее время проходит экспериментальную проверку. Согласно этой теории, объединяющей сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия, существует лишь два типа взаимодействий: объединенное и гравитационное. Не исключено, что все четыре взаимодействия являются лишь частными проявлениям единого взаимодействия. Предпосылки таких предположений рассматриваются при обсуждении теории возникновения Вселенной (теория Большого Взрыва). Теория «Большого Взрыва» объясняет, как комбинация вещества и энергии породила звезды и галактики.