Silové pole (fyzika) - Force field (physics) - Wikipedia

Děj dvourozměrného řezu gravitačního potenciálu v jednotném sférickém tělese a kolem něj. The inflexní body průřezu jsou na povrchu těla.

v fyzika A silové pole je vektorové pole který popisuje a bezdotyková síla působící na částice v různých polohách v prostor. Konkrétně je silové pole vektorové pole ${ displaystyle { vec {F}}}$ , kde ${ displaystyle { vec {F}} ({ vec {x}})}$ je síla, kterou by částice pocítila, kdyby byla v bodě ${ displaystyle { vec {x}}}$ .^[1]

Příklady

Gravitace je síla přitažlivosti mezi dvěma objekty. v Newtonova gravitace, částice hmotnosti M vytváří gravitační pole ${ displaystyle { vec {g}} = { frac {-GM} {r ^ {2}}} { hat {r}}}$ , kde je radiální jednotkový vektor ${ displaystyle { hat {r}}}$ směřuje od částice. Gravitační síla, kterou zažívá částice lehké hmoty m, blízko povrchu Země darováno ${ displaystyle { vec {F}} = m { vec {g}}}$ , kde G je standardní gravitace.^[2]^[3]
An elektrické pole ${ displaystyle { vec {E}}}$ je vektorové pole. Vyvíjí sílu na a bodový náboj q dána ${ displaystyle { vec {F}} = q { vec {E}}}$ .^[4]
Gravitační silové pole je model používaný k vysvětlení vlivu, který masivní těleso zasahuje do prostoru kolem sebe a vytváří sílu na další masivní těleso.,^[5]

Práce

Práce závisí na posunutí i síle působící na objekt. Jak se částice pohybuje silovým polem po dráze C, práce silou je a linka integrální

{ displaystyle W = int _ {C} { vec {F}} cdot d { vec {r}}}

Tato hodnota je nezávislá na rychlost / hybnost že částice cestuje po dráze.

Konzervativní silové pole

Pro konzervativní silové pole, je také nezávislý na samotné cestě, záleží pouze na počátečním a koncovém bodě. Proto je práce pro objekt cestující uzavřenou cestou nulová, protože jeho počáteční a koncový bod jsou stejné:

{ displaystyle mast _ {C} { vec {F}} cdot d { vec {r}} = 0}

Pokud je pole konzervativní, lze provedenou práci snáze vyhodnotit uvědoměním si, že konzervativní vektorové pole lze zapsat jako gradient nějaké funkce skalárního potenciálu:

{ displaystyle { vec {F}} = nabla phi}

Provedená práce je pak jednoduše rozdílem v hodnotě tohoto potenciálu v počátečním a koncovém bodě trasy. Pokud jsou tyto body dány X = A a X = b, respektive: