Силовое поле (физика)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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 , , ), и
  • нестационарные силовые поля, зависящие также от момента времени .

Также:

  • однородное 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

[править | править код]

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 , совершаемой полем при перемещении частицы из точки 1 в точку 2:

.

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

Примеры потенциальных силовых полей:

где  — напряжённость поля (ускорение свободного падения), — потенциальная энергия,  — масса материальной точки,  — радиус-вектор, проведённый от материальной точки в точку наблюдения,  — длина этого радиуса-вектора,  — масса пробной частицы,  — константа, называемая гравитационной постоянной, численное значение которой зависит от выбранной системы единиц измерения.

Литература

[править | править код]

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