Erőtér (fizika)

Az erőtér a fizikában egy olyan vektortér a térben, amelynek minden pontjában a vizsgált részecskére nagyságrendileg és irányban meghatározott erő hat (erővektor ) .

Technikailag megkülönböztetik (ahogy más típusú mezők esetében is):

stacionárius erőterek , amelyek nagysága és iránya kizárólag a tér egy pontjától függhet (x, y, z koordináták), és
nem stacionárius erőterek , amelyek a t időtől is függnek.

Is:

egységes erőtér , amelynél a vizsgált részecskére ható erő a tér minden pontjában azonos és
inhomogén erőtér , amely nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal.

A legegyszerűbb a stacionárius egyenletes erőtér tanulmányozása, de ez a legkevésbé általános eset is.

Potenciális mezők

Ha a benne mozgó tesztrészecskére ható térerők munkája nem függ a részecske pályájától, és csak a kezdeti és véghelyzete határozza meg, akkor az ilyen teret potenciálnak nevezzük. Ehhez bevezethetjük a részecske potenciális energiájának fogalmát - a részecskék koordinátáinak bizonyos függvényét úgy, hogy az 1. és 2. pontban mért értékei közötti különbség egyenlő a mező által mozgás közben végzett munkával. a részecske az 1. pontból a 2. pontba.

A potenciálmezőben lévő erőt a potenciális energiában fejezzük ki, mint annak gradiensét :

{\vec F}=-{\mathrm {grad}}\ U.

Példák potenciális erőterekre:

Newtoni gravitációs tér . Az anyagi pont mezőjére igaz: ${\vec g}({\vec r})=-G{\frac {M}{r^{3}}}{\vec r}$ $U({\vec r})=-G{\frac {mM}{r}}$ ahol a térerősség (gravitációs gyorsulás), a potenciális energia, M az anyagi pont tömege, az anyagi ponttól a megfigyelési pontig húzott sugárvektor , r ennek a sugárvektornak a hossza, m a A tesztrészecske tömege, G egy állandó (úgynevezett gravitációs állandó ), amelynek számértéke a választott mértékegységrendszertől függ . ${\vec g}$ $U$ ${\vec {r))$
elektrosztatikus mező .
Rugalmas alakváltozások tere .

Irodalom

E. P. Razbitnaya, V. S. Zakharov "Elméleti fizika tanfolyam", 1. könyv - Vladimir, 1998.