Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Представьте себе мощный магнит, который вы держите в руке. Силами, действующими на магнит, являются:
а) сила, которую вы прикладываете, чтобы удержать магнит, Р и б) сила притяжения Земли W. Когда магнит неподвижен, то Р— W=0, т. е. результирующая сила равна нулю. Если, однако, магнит перемещен в положение над железным гвоздем, лежащим на скамье (рис. 1.2)
б) то силы, действующие на магнит, немного изменятся благодаря добавочной малой силе f притяжения магнита гвоздем (магнитным материалом). Для неподвижного магнита P— W— f = 0.
Теперь рассмотрим силы, действующие на гвоздь, лежащий в покое на скамье; это сила притяжения Земли w, действующая на гвоздь (его вес), сила притяжения магнита f, действующая на гвоздь, и давление поверхности скамьи R на гвоздь. Поскольку R+ f — w = 0, и, следовательно, R — = w — f, то в этом случае сила реакции опоры R не равна численно силе w. Так как сила f, действующая на гвоздь, направлена вверх, сила реакции опоры R не должна быть столь большой, как при отсутствии магнита.
По мере того как магнит опускается, сила притяжения увеличивается от f до F1, при которой гвоздь подскочит (ускорится) со скамьи и прилипнет к магниту.
Теперь представим себе гвоздь в движении по пути вверх к магниту. Поскольку гвоздь ускоряется вверх, то должна присутствовать несбалансированная (результирующая) сила, также действующая вертикально вверх. Диаграмма сил движущегося гвоздя показывает две силы F1и до, действующие на него. Ясно, что F1 должна превышать силу w и результирующая сила (F1— w) придает массе т гвоздя ускорение а. Этот опыт свидетельствует о том, что магнитная сила притяжения увеличивается по мере уменьшения расстояния между магнитом и гвоздем. Фактически же эта сила изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния (F1 ~1/(расстояние)2). Как только гвоздь перестает соприкасаться со скамьей, сила реакции опоры R становится равной нулю, так как скамья перестает действовать на гвоздь.
И наконец, представим себе случай, когда гвоздь плотно прилеплен к магниту. Физически гвоздь находится так близко к магниту, насколько это возможно, и поэтому магнитная сила притяжения в этом случае наибольшая (F2) Заметьте, что расстояние между гвоздем и точкой, от которой исходит действие магнита, не равно нулю, поскольку магнитный полюс находится на небольшом расстоянии внутри магнита.
Теперь на гвоздь действуют следующие силы:
a) F2 — притяжения гвоздя магнитом (бесконтактная сила);
б) r — давления магнита на гвоздь (контактная сила) и в) w — притяжения гвоздя Землей. Для равновесного состояния F2 — w — r = 0, т. е. результирующая сила равна нулю. Сила реакции r характеризует силу, удерживающую гвоздь на магните, и, для того чтобы оттянуть гвоздь вертикально вниз, нужна сила F, немного превышающая r = (F2— w). Если магнит мощный, то F2 может быть достаточно большой, тогда и (F2 — w) будет достаточно большой. В этом случае, для того чтобы оттянуть гвоздь вертикально вниз, понадобится сильный рывок. Заметим, что здесь сила r действует вниз, а когда гвоздь был на скамье, сила реакции опоры R действовала вверх.
Отделить гвоздь от магнита, смещая его горизонтально, довольно легко. В этом случае на гвоздь действуют две горизонтально направленные силы: горизонтальная сила тяги X и сила трения Y между гвоздем и поверхностью магнита. Сила трения Y относительно мала, и, следовательно, несколько большая сила X, требуемая для перемещения гвоздя и преодоления силы Y, также сравнительно мала.
