WYKA
AD 3
Siły.
Układy inercjalne i nieinercjalne.
SIA
A - MIARA ODDZIAA
YWANIA
Siła jest miarą oddziaływania ciał.
Oddziaływania fundamentalne
Oddziaływanie Zasięg (m) Względna siła Nośniki oddziaływania
grawitacyjne " 6�"10-39 grawiton (?)
elektromagnetyczne " 7�"10-3 foton
słabe < 10-18 10-5 bozony W+, W , Z0
silne 10-15 1 mezony, gluony
Sposoby opisu oddziaływań:
Siły działające (natychmiast) na odległość.
Opis polowy: oddziaływanie potencjalnie istnieje w przestrzeni, nawet jeśli nie ma
tam ciał, na które mogłaby zadziałać siła.
Opis korpuskularny: oddziaływanie jako wymiana cząstek (bozonów
pośredniczących):
UNIFIKACJA ODDZIAA
YWAC

Fizyka dąży do ich jednolitego opisu oddziaływań  unifikacji.
- Unifikacja oddziaływań elektrycznych i magnetycznych
oddz. elektromagnetyczne: James Clerk Maxwell (1861 r.)
- Unifikacja oddziaływań słabych i elektromagnetycznych
oddz. elektro(magneto)słabe: Sheldon L. Glashow, Abdus
Salam, Steven Weinberg, nagroda Nobla z fizyki w 1979 r.
- Unifikacja oddziaływań elektromagnetosłabych i silnych
teorie wielkiej unifikacji, na razie niepotwierdzone
doświadczalnie.
- Wszystkich (z grawitacją)
tzw. teoria wszystkiego, kilka propozycji teoretycznych,
problem jeszcze nierozwiązany.
ODDZIAA
YWANIE GRAWITACYJNE
Oddziaływanie przyciągające wszystkich ciał obdarzonych masą.
Opisywane przez prawo powszechnego ciążenia Newtona (1687 r.):
m F F M
r Wartość siły F:
"
F=G
m M G = 6,67�"10-11 N�"m2/ kg2
F F
r
Wzór uwzględniający informację o zwrocie i kierunku siły:
r
m �" M
r
F = G r
r3
Siła grawitacji przy powierzchni Ziemi:
F = mg
Ogólna teoria względności Einsteina (1915 r.)  teoria grawitacji
ODDZIAA
YWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE
Oddziaływanie ładunków elektrycznych nieruchomych i poruszających się
(prądów).
" prawo Coulomba (przyciąganie albo odpychanie spoczywających
ładunków)
" siła Lorentza (ładunek w ruchu)
" równania Maxwella  pole elekromagnetyczne
Fc
Fc
- q1 q2 +
r
Fc Fc
+ q1 q2 +
r
ODDZIAA
YWANIE SILNE I SA
ABE
Istotne w fizyce jądrowej i fizyce cząstek elementarnych:
" oddziaływanie silne m.in. wiąże ze sobą protony i neutrony w
jądra atomowe (przyciąganie silniejsze od odpychania
kulombowskiego protonów, ale krótkozasięgowe  około 10-
15 m); na niższym poziomie wiąże kwarki w cząstki (mezony i
bariony).
" oddziaływanie słabe prowadzi do rozpadów pewnych cząstek
elementarnych (np. rozpadu � neutronu na proton, elektron
i antyneutrino elektronowe).
PRZYKA
ADY SIA
 SIA
A WYPORU
PRZYKA
ADY SIA
 SIA
A SPR
ŻYSTOSCI
PRZYKA
ADY SIA
 SIA
A TARCIA
PRZYKA
ADY SIA
 SIA
A TARCIA
TARCIE POŚLIZGOWE
TARCIE KINETYCZNE TARCIE STATYCZNE
- występuje gdy ciało porusza się - występuje gdy ciało spoczywa
względem podłoża bez ruchu na podłożu, ale działa
na nie siła starająca się
wprowadzić w ruch
v
v = 0
F
Tk Ts
N
Ts = -F
0 < Ts Tk = �k�"N
e"
Tsmax = �s�"N
SIA
Y BEZWA
ADNOŚCI
UKA
AD INERCJALNY - to taki układ odniesienia, który pozostaje w spoczynku lub
porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem innego układu
inercjalnego.
UKA
AD NIEINERCJALNY  nie jest inercjalny (czyli porusza się z pewnym
przyspieszeniem wzg. układu inercjalnego.
W układach nieinercjalnych występują siły bezwładności, które podobnie jak siła
grawitacji zależą od masy ciała, na które działają.
układ odniesienia związany z platformą
u
Fb
au
m
platforma
Siła bezwładności Fb działa w tym samym kierunku co przyspieszenie au nieinercjalnego
układu odniesienia lecz ma przeciwny zwrot. Jej wartość wynosi: Fb = m�" au
�"
�"
�"
Ogólnie można zapisać: r
r
Fb = -m �"au
SIA
Y BEZWA
ADNOŚCI  SIA
A ODŚRODKOWA
Szczególnym przypadkiem siły bezwładności jest siła odśrodkowa.
Działa ona na ciała w układzie nieinercjalnym, który obraca się lub porusza się po
okręgu.
v
R
v2
ad
ad =
R
m
Fod
r
r
Fod = -m�"ad
mv2
Fod = m�"ad =
Wartość siły odśrodkowej:
R
SIA
Y BEZWA
ADNOŚCI A SIA
A GRAWITACJI
http://www.youtube.com/watch?v=6awratDYyxs
http://www.gozerog.com/
SIA
A CORIOLISA
Siła Coriolisa występuje w układach
nieinercjalnych będących w ruchu
obrotowym i działa na ciała, które
poruszają się względem tych układów.
�
FC m
v
r
r r
Fc = 2m(v� �)
m  masa ciała
�  częstość obrotów układu
V  prędkość ciała
http://www.youtube.com/watch?v=5i54MembeX8&NR=1
SIA
A CORIOLISA  wahadło Foucaulta
Ruch wahadła Foucaulta na
półkuli południowej.
Wychylenie wahadła na
rysunku jest dużo większe niż
w rzeczywistości.
SIA
A CORIOLISA  powstawanie cyklonów
Huragan Rita  rok 2005
SIA
A CORIOLISA  wpływ na cyrkulację atmosferyczną
http://www.youtube.com/watch?v=5i54MembeX8&NR=1
SIA
A CORIOLISA  wpływ na powierzchniowe prądy oceaniczne