Baza wiedzy

Zbiór informacji z matematyki oraz fizyki przygotowany przez Szkołę Maturzystów

Oddziaływania

Oddziaływanie fizyczne to wzajemny wpływ między dwoma obiektami, który może powodować zmiany w ich ruchu, kształcie, prędkości lub innych właściwościach fizycznych. Uwaga: wszystkie ciała podlegają oddziaływaniom.

Na początek wprowadźmy koncept siły – jest to wektorowa wielkość fizyczna opisująca oddziaływanie między ciałami, która może zmieniać ich sposób poruszania się lub kształt. Jednostką siły w układzie międzynarodowym SI jest niuton ().

Jako wielkość wektorowa siła ma:

- punkt przyłożenia

- wartość

- kierunek

- zwrot

Oddziaływania są wzajemne, oznacza to zatem, że jeśli jedno ciało działa na drugie z pewną siłą, to drugie ciało również działa na pierwsze z pewną siłą (mówi o tym wprost III zasada dynamiki Newtona – patrz podrozdział 2.3). I tak na przykład podczas położenia książki na stole mamy do czynienia z siłą nacisku książki na stół  i siłą nacisku (reakcji) stołu na książkę  (Rys. 1.).

Rys. 1.

Nie ma znaczenia to jaki rodzaj oddziaływania występuje między ciałami, dotyczy to np. Również oddziaływań pomiędzy ciałami, które znajdują się od siebie w znacznej odległości, jak np. Oddziaływanie grawitacyjne między Ziemią a Księżycem.

Wszystkie oddziaływania można sprowadzić do czterech oddziaływań fundamentalnych:

1. Oddziaływanie grawitacyjne: to siła przyciągająca między masami. Im większa masa, tym większa siła przyciągania. To dzięki temu oddziaływaniu na Ziemi trzymamy się powierzchni. Każdy obiekt posiadający masę podlega temu oddziaływaniu.

2. Oddziaływanie elektromagnetyczne: to siły występujące między naładowanymi elektrycznie cząstkami, takimi jak elektrony, protony itp. Dzięki temu oddziaływaniu mają miejsce wszelkie zjawiska elektryczne i magnetyczne. Również ogromna większość oddziaływań, z którymi mamy do czynienia na co dzień zalicza się do oddziaływań elektromagnetycznych (tarcie, siły oddziaływania między przedmiotami codziennego użytku).

3. Oddziaływanie jądrowe słabe: to oddziaływanie powodujące pewne rodzaje rozpadów jąder, np. rozpad beta. Oddziaływanie to ma bardzo mały zasięg (istotne w skali jąder atomowych).

4. Oddziaływanie jądrowe silne: to oddziaływania pomiędzy kwarkami wchodzącymi w skład nukleonów budujących jądra atomowe. Ich zasięg jest bardzo mały (są istotne w skali jąder atomowych), równoważą one oddziaływania elektrostatyczne między nukleonami, dzięki czemu jądra mogą się formować i nie ulegać natychmiastowym rozpadom.

Przykład 1:

Sklejone ze sobą foliowe reklamówki są często trudne do rozerwania. Jakie oddziaływanie fundamentalne działa między reklamówkami?

Rozwiązanie: Oddziaływania elektromagnetyczne.

 

Przykład 2:

Wyjaśnij czym się różnią i co mają wspólnego poszczególne siły przedstawione jako wektory na poniższych rysunkach.

Rozwiązanie:

A: ten sam punkty przyłożenia, różnie kierunki, zwroty i wartości

B: ten sam kierunek i zwrot, różne punkty przyłożenia i wartości

C: te same wartości, różne punkty przyłożenia, kierunki i zwroty

Zadanie do zrobienia:

Chłopiec jadący na hulajnodze działa swoją nogą z pewną siłę na ziemię, a nie na hulajnogę. Co sprawia, że hulajnoga z chłopcem się porusza?

Odp.:

Noga działa na ziemię siłą skierowaną do tyłu. Ponieważ wszystkie oddziaływania są wzajemne, ziemia działa na nogę siłą o takiej samej wartości i tym samym kierunku, ale o przeciwnym zwrocie. To ziemia zatem popycha nogę, a co za tym idzie chłopca na hulajnodze do przodu.