Природа сил. Классификация взаимодействий

Природу сил различают в зависимости от природы взаимодействий, мерой которых являются рассматриваемые силы. Так, сила тяготения есть количественная мера гравитационного взаимодействия тела, а сила сухого трения скольжения - количественная мера взаимодействия при скольжении твердого тела по поверхности другого.

Опыт показывает, что взаимодействия по своей природе могут быть разнообразными: гравитационное, электрическое, магнитное взаимодействия, взаимодействия при контакте, и др. Но не все виды взаимодействия простые, не сводимые к другим, более простым видам.

Наиболее простые взаимодействия, к которым сводятся все остальные и которые сами к более простым сводиться не могут, принято называть фундаментальными.

Силы, описывающие фундаментальные взаимодействия, и законы, которым они подчиняются, называются фундаментальными.

В настоящее время известно четыре вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное (ядерное) и слабое взаимодействия. Результаты исследований в области ядерной физики заставляют предположить еще два, ранее неизвестных взаимодействия (но данное предположение находится пока на уровне гипотезы).

В таблице 1 приведены все типы известных ныне и предполагаемых фундаментальных взаимодействий и некоторые их характеристики.

Гравитационные взаимодействия, установленные Ньютоном для небесных тел силы притяжения, иначе называемые гравитационными силами, действуют между двумя любыми материальными частицами в соответствии с законом:

,

где кг – гравитационная постоянная, и - массы частиц и r - расстояние между ними.

Закон тяготения Ньютона, написанный для тел малого размера (малого по сравнению с расстояниями между ними), справедлив также и для взаимодействия малого тела с большим шаром. В этом случае нужно под расстоянием понимать расстояние между центрами масс тел.

Пропорциональность сил тяготения массам делает их огромными для небесных тел и пренебрежимо малыми для элементарных частиц. Во взаимодействии друг с другом атомов, молекул или других частичек вещества силы тяготения не играют практически никакой роли. Так, сила притяжения между Землей и Луной равна Н, между Землей и молекулой кислорода примерно равна Н, между двумя молекулами кислорода, находящимися на расстоянии м, она приблизительно равна Н, т.е. при переходе к малым частицам, несмотря на значительные уменьшения расстояний, гравитационные силы уменьшаются примерно в раз.