Войти
Блок на пандусе и соответствующая диаграмма свободного тела блока, показывающая силу контакта с пандуса на пандус нижней части блока и разделены на две составляющие: нормальную силу N и силу трения f, а также объемную силу гравитации mg, действующее в центре масс.A контактное усилие, - это любая сила, которая требует контакта. Контактные силы распространены повсеместно и ответственны за наиболее видимые взаимодействия между макроскопическими коллекциями материи. Подъем автомобиля на холм или столкновение мячом через комнату - вот некоторые из повседневных примеров, когда действуют контактные силы. В первом случае сила постоянно прикладывается человеком к автомобилю, а во втором случае сила передается в виде короткого импульса. Контактные силы часто разлагаются на ортогональные составляющие, одна из которых перпендикулярна контактирующей поверхности (ям), называемая нормальной силой, а вторая параллельная поверхности (ям) в контакте, называемая трение сила.
Микроскопическая природа контактных сил разнообразна. Нормальная сила является прямым результатом принципа исключения Паули, а не истинной силой как таковой: повседневные предметы фактически не касаются друг друга; скорее, контактные силы являются результатом взаимодействий электронов на или около поверхностей объектов. Атомы на двух поверхностях не могут проникать друг в друга без больших затрат энергии, потому что не существует состояния с низкой энергией, для которого электронные волновые функции от двух поверхностей перекрываются; таким образом, не требуется микроскопической силы для предотвращения этого проникновения. На более макроскопическом уровне такие поверхности можно рассматривать как единый объект, и два тела не проникают друг в друга из-за устойчивости материи, которая снова является следствием принципа исключения Паули, но также и фундаментальных сил. природы : трещины в телах не расширяются из-за электромагнитных сил, которые создают химические связи между атомами; сами атомы не распадаются из-за электромагнитных сил между электронами и ядрами; и ядра не распадаются под действием ядерных сил.
Что касается трения, то это результат как микроскопической адгезии, так и образования химической связи из-за электромагнитной силы, и микроскопических структур, напряженных друг в друга; в последнем явлении, чтобы позволить движение, микроскопические структуры должны либо скользить одна над другой, либо должны набирать достаточно энергии, чтобы сломать друг друга. Таким образом, сила, действующая против движения, представляет собой комбинацию нормальной силы и силы, необходимой для расширения микроскопических трещин в веществе; последняя сила снова возникает из-за электромагнитного взаимодействия. Кроме того, внутри вещества создается деформация, и эта деформация возникает из-за комбинации электромагнитных взаимодействий (поскольку электроны притягиваются к ядрам и отталкиваются друг от друга) и принципа исключения Паули, последний работает аналогично принципу случай нормальной силы.
