Սակայն A և B կետերի փոխազդեցության պատճառով ածանցյալը զրոյական չէ։ Ինչպես նշվեց վերևում, մեխանիկան չի պատասխանում այն ​​հարցին, թե ինչու է B կետի առկայությունը ազդում A կետի շարժման վրա, այլ ելնում է նրանից, որ նման ազդեցություն է տեղի ունենում և նույնացնում է այդ ազդեցության արդյունքը վեկտորի հետ: B կետի ազդեցությունը A կետի շարժման վրա կոչվում է ուժ և ասում են, որ B կետը գործում է A կետի վրա վեկտորով ներկայացված ուժով.

Հենց այս հավասարությունն է (օգտագործելով «ուժ» տերմինը), որը սովորաբար կոչվում է Նյուտոնի երկրորդ օրենք:

Թող նույն A կետը փոխազդի մի քանի նյութական առարկաների հետ: Այս օբյեկտներից յուրաքանչյուրը, եթե մեկը լիներ, համապատասխանաբար կառաջացներ ուժի առաջացում: Այս դեպքում դրվում է, այսպես կոչված, ուժերի գործողության անկախության սկզբունքը. որևէ աղբյուրից առաջացած ուժը կախված չէ այլ աղբյուրներից առաջացած ուժերի առկայությունից։ Դրա համար կենտրոնական է այն ենթադրությունը, որ միևնույն կետի վրա կիրառվող ուժերը կարող են ավելացվել վեկտորի գումարման սովորական կանոնների համաձայն, և որ այդպիսով ստացված ուժը համարժեք է սկզբնական ուժերին: Ուժերի գործողության անկախության ենթադրության շնորհիվ նյութական կետի վրա կիրառվող բազմաթիվ ազդեցություններ կարող են փոխարինվել մեկ գործողությամբ, համապատասխանաբար ներկայացված մեկ ուժով, որը ստացվում է բոլոր գործող ուժերի վեկտորները երկրաչափորեն գումարելով:

Ուժը նյութական առարկաների փոխազդեցության արդյունք է: Սա նշանակում է, որ եթե B կետի առկայության պատճառով, ապա, ընդհակառակը, A կետի առկայության պատճառով: Ուժերի միջև կապը հաստատվում է Նյուտոնի երրորդ պոստուլատով (օրենքով): Այս պոստուլատի համաձայն՝ նյութական առարկաների փոխազդեցության ժամանակ ուժերը և մեծությամբ հավասար են, գործում են նույն ուղիղ գծով, բայց ուղղված են հակառակ կողմերին։ Այս օրենքը երբեմն հակիրճ ձևակերպվում է հետևյալ կերպ. «Յուրաքանչյուր գործողություն հավասար է և հակառակ իր արձագանքին»:

Այս հայտարարությունը նոր պոստուլատ է։ Այն ոչ մի կերպ չի բխում նախկին նախնական ենթադրություններից, և, ընդհանուր առմամբ, մեխանիկա կարելի է կառուցել առանց այս պոստուլատի կամ դրա այլ ձևակերպմամբ:

Նյութական կետերի համակարգը դիտարկելիս հարմար է դիտարկվող համակարգի կետերի վրա ազդող բոլոր ուժերը բաժանել երկու դասի։ Առաջին դասը ներառում է ուժեր, որոնք առաջանում են տվյալ համակարգում ընդգրկված նյութական կետերի փոխազդեցության պատճառով։ Այս տեսակի ուժերը կոչվում են ներքին: Այս համակարգում չներառված այլ նյութական օբյեկտների դիտարկման տակ գտնվող համակարգի նյութական կետերի վրա ազդեցության հետևանքով առաջացող ուժերը կոչվում են արտաքին:

2. Ուժային աշխատանք.

Արտահայտելով սկալյար արտադրանքները կոորդինատային առանցքների վրա գործոնների կանխատեսումների միջոցով՝ մենք ստանում ենք

(18)

Եթե ​​ուժերի կանխատեսումները և կոորդինատային հավելումները արտահայտվում են միևնույն սկալյար պարամետրով (օրինակ՝ t ժամանակի միջոցով կամ, մեկ կետից բաղկացած համակարգի դեպքում՝ տարրական տեղաշարժի միջոցով), ապա հավասարումների աջ կողմերում գտնվող մեծությունները ( 17) և (18)-ը կարող են ներկայացվել որպես այս պարամետրի ֆունկցիաներ՝ բազմապատկված նրա դիֆերենցիալով և կարող են ինտեգրվել այս պարամետրի վրա, օրինակ՝ t-ից մինչև տիրույթում: Ինտեգրման արդյունքը նշվում և կոչվում է համապատասխանաբար ուժի ընդհանուր աշխատանք և համակարգի ուժերի ընդհանուր աշխատանքը ժամանակի մեջ։

Համակարգի բոլոր ուժերի տարրական և ընդհանուր աշխատանքը հաշվարկելիս պետք է հաշվի առնել բոլոր ուժերը՝ արտաքին և ներքին։ Այն, որ ներքին ուժերը զույգ-զույգ հավասար են և հակառակ ուղղությամբ, պարզվում է, որ կարևոր չէ, քանի որ աշխատանքը հաշվարկելիս դեր է խաղում նաև կետերի տեղաշարժը, և, հետևաբար, ներքին ուժերի աշխատանքը, ընդհանուր առմամբ, տարբերվում է զրոյից:

Եկեք դիտարկենք հատուկ դեպք, երբ (17) և (18) հավասարումների աջ կողմի մեծությունները կարող են ներկայացվել որպես ամբողջական դիֆերենցիալներ.

Այս դեպքում բնական է նաև ընդունել վերը բերված նշումներն ու սահմանումները.

(21) և (22) հավասարություններից հետևում է, որ այն դեպքերում, երբ տարրական աշխատանքը Ֆ ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալն է, ցանկացած վերջավոր ինտերվալի վրա աշխատանքը կախված է միայն սկզբում և վերջում Ф-ի արժեքներից։ այս ընդմիջումից և կախված չէ Ф-ի միջանկյալ արժեքներից, այսինքն, թե ինչպես է տեղի ունեցել շարժումը:

3. Ուժային դաշտ.

Նախ դիտարկենք այն դեպքը, երբ ուսումնասիրվում է մեկ կետի շարժումը և հետևաբար դիտարկվում է միայն մեկ ուժ՝ կախված կետի դիրքից։ Նման դեպքերում ուժի վեկտորը կապված է ոչ թե այն կետի հետ, որի վրա կատարվում է հարվածը, այլ տարածության կետերի հետ։ Ենթադրվում է, որ տարածության յուրաքանչյուր կետի հետ, որը սահմանված է որոշ իներցիոն հղման համակարգում, կա մի նեկտոր, որը ներկայացնում է այն ուժը, որը կգործեր նյութական կետի վրա, եթե վերջինս տեղադրվեր տարածության այս կետում: Այսպիսով, պայմանականորեն համարվում է, որ տարածությունն ամենուր «լցված է» վեկտորներով։ Վեկտորների այս բազմությունը կոչվում է ուժային դաշտ:

Ուժային դաշտը համարվում է անշարժ, եթե տվյալ ուժերը բացահայտորեն կախված չեն ժամանակից: Հակառակ դեպքում ուժային դաշտը կոչվում է ոչ ստացիոնար:

Դաշտը կոչվում է պոտենցիալ, եթե կա կետի (և, հնարավոր է, ժամանակի) կոորդինատների այնպիսի սկալյար ֆունկցիա, որ այս ֆունկցիայի մասնակի ածանցյալները և հավասար լինեն x, y-ի վրա F ուժի կանխատեսումներին։ և z առանցքները, համապատասխանաբար.

Շնորհիվ այն բանի, որ F ուժը տարածության մի կետի, այսինքն՝ կոորդինատների և, հավանաբար, ժամանակի ֆունկցիա է, դրա կանխատեսումները նույնպես փոփոխականների ֆունկցիաներ են։

Ֆունկցիան, եթե այն գոյություն ունի, կոչվում է ուժային ֆունկցիա։ Իհարկե, ուժային ֆունկցիան գոյություն չունի յուրաքանչյուր ուժային դաշտի համար, և դրա գոյության պայմանները, այսինքն՝ դաշտի պոտենցիալ լինելու պայմանները մաթեմատիկայի դասընթացում չեն բացատրվում և որոշվում են հավասարումներով։

N փոխազդող կետերի շարժումն ուսումնասիրելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել դրանց վրա գործող N ուժերի առկայությունը։ Այս դեպքում ներկայացվում է կետային կոորդինատների ծավալային տարածություն: Այս տարածության մեջ կետ նշելով որոշվում է ուսումնասիրվող համակարգի բոլոր N նյութական կետերի գտնվելու վայրը: Այնուհետև, հաշվի է առնվում կոորդինատներով ծավալային վեկտորը և պայմանականորեն ենթադրվում է, որ -չափային տարածությունը խիտ լցված է նման վեկտորներով ամենուր: Այնուհետև այս ծավալային տարածության մեջ կետ նշելը որոշում է ոչ միայն բոլոր նյութական կետերի դիրքը սկզբնական հղման համակարգի նկատմամբ, այլև բոլոր ուժերը, որոնք գործում են համակարգի նյութական կետերի վրա: Նման ծավալային ուժային դաշտը կոչվում է պոտենցիալ, եթե առկա է բոլոր կոորդինատների ուժի Ֆ ֆունկցիան այնպիսին, որ

Եթե ​​ուժերը կարող են ներկայացվել որպես երկու անդամի գումար

այնպես, որ տերմինները բավարարում են հարաբերությունները (24), բայց տերմինները չեն բավարարում, դրանք կոչվում են պոտենցիալ, ոչ պոտենցիալ ուժեր։

Նյութական կետերի համակարգը կոչվում է պահպանողական, եթե կա ուժային ֆունկցիա, որը բացահայտորեն կախված չէ ժամանակից (ուժի դաշտը անշարժ է) և այնպիսին, որ կետերի վրա գործող բոլոր ուժերը բավարարում են հարաբերությունները (24):

Պահպանողական համակարգի ուժերի տարրական աշխատանքը

հարմար է այն ներկայացնել այլ ձևով՝ արտահայտելով սկալյար արտադրյալները գործոնային վեկտորների կանխատեսումների միջոցով (բանաձև (18)): Հաշվի առնելով Ф ուժային ֆունկցիայի առկայությունը, (23)-ի ուժով ստանում ենք

այսինքն տարրական աշխատանքը հավասար է ուժի ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալին

Այսպիսով, պահպանողական համակարգ տեղափոխելիս տարրական աշխատանքն արտահայտվում է ինչ-որ ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալով և հետևաբար.

Հիպերմակերևույթներ

կոչվում են հարթ մակերեսներ:

Բանաձևում (26) նշանները և Ֆ-ի արժեքները շարժման սկզբի և ավարտի պահերին: Հետևաբար, համակարգի ցանկացած շարժման համար, որի սկիզբը համապատասխանում է մակարդակի մակերեսին գտնվող կետին

իսկ վերջը մակարդակի մակերեսի մի կետ է

աշխատանքը հաշվարկվում է բանաձևով (26): Հետևաբար, երբ պահպանողական համակարգը շարժվում է, աշխատանքը կախված է ոչ թե ուղուց, այլ միայն այն մակարդակի վրա, թե որ մակարդակի վրա է սկսվել և ավարտվել շարժումը: Մասնավորապես, աշխատանքը զրոյական է, եթե շարժումը սկսվում և ավարտվում է նույն մակարդակի մակերեսով:

ՈՒԺԻ ԴԱՇՏ- տարածության մի մաս (սահմանափակ կամ անսահմանափակ), յուրաքանչյուր կետում այնտեղ տեղադրված նյութական մասնիկի վրա գործում է թվային մեծությամբ և ուղղությամբ որոշված ​​ուժ՝ կախված միայն կոորդինատներից. x, y, zայս կետը. Այս Ս. պ. ստացիոնար; եթե դաշտի ուժգնությունը նույնպես կախված է ժամանակից, ապա կոչվում է S. p. ոչ ստացիոնար; եթե գծային ուժի բոլոր կետերում ուժն ունի նույն արժեքը, այսինքն՝ կախված չէ կոորդինատներից կամ ժամանակից, ապա ուժը կոչվում է։ միատարր.

Stationary S. p. կարող է ճշտվել հավասարումներով

Որտեղ Fx, Fy, Fz- դաշտային ուժի կանխատեսումներ Ֆ.

Եթե ​​նման գործառույթ գոյություն ունի U(x, y, z), կոչվում է ուժի ֆունկցիա, որ դաշտային ուժերի տարրական աշխատանքը հավասար է այս ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալին, ապա կոչվում է S. p. ներուժ. Այս դեպքում S. տարրը նշվում է մեկ ֆունկցիայով U(x, y, z), և F ուժը կարող է որոշվել այս ֆունկցիայի միջոցով հավասարություններով.

կամ . Տրված Ս–ի համար ուժային ֆունկցիայի գոյության պայմանն այն է, որ

կամ . Պոտենցիալ Ս կետում տեղաշարժվելիս կետից M 1 (x 1, y 1, z 1) ճիշտ M 2 (x 2, y 2, z 2) դաշտային ուժերի աշխատանքը որոշվում է հավասարությամբ և կախված չէ հետագծի տեսակից, որով շարժվում է ուժի կիրառման կետը.

Մակերեւույթներ U(x, y, z) = const, որի համար ֆունկցիան պահպանում է կեցվածքը: նշանակում, կոչված հարթ մակերեսներ. Դաշտի յուրաքանչյուր կետի ուժն ուղղվում է այս կետով անցնող հարթ մակերեսին. Մակարդակի մակերևույթի երկայնքով շարժվելիս դաշտային ուժերի կատարած աշխատանքը զրո է։

Պոտենցիալ ստատիկ դաշտերի օրինակներ. միասնական գրավիտացիոն դաշտ, որի համար U = -mgz, Որտեղ Տ- դաշտում շարժվող մասնիկի զանգված, է- ձգողության արագացում (առանցք զուղղված ուղղահայաց վերև); Նյուտոնյան գրավիտացիոն դաշտը, որի համար U = կմ/ռ, որտեղ r = - հեռավորությունը ծանրության կենտրոնից, k - հաստատուն գործակից տվյալ դաշտի համար: Ուժային ֆունկցիայի փոխարեն կարելի է մուտքագրել որպես պոտենցիալ Ս-ի հատկանիշ։ պոտենցիալ էներգիա P-ի հետ կապված Uկախվածություն P(x, y, z)= = -U(x, y, զ). Պոտենցիալ մագնիսական դաշտում մասնիկի շարժման ուսումնասիրությունը (այլ ուժերի բացակայության դեպքում) զգալիորեն պարզեցված է, քանի որ այս դեպքում գործում է մեխանիկայի պահպանման օրենքը։ էներգիա, որը հնարավորություն է տալիս ուղիղ կապ հաստատել մասնիկի արագության և արեգակնային համակարգում նրա դիրքի միջև։ Հետ. մ.թարգ. Էլեկտրահաղորդման գծեր- ուժերի վեկտորային դաշտի տարածական բաշխումը բնութագրող կորերի ընտանիք. դաշտի վեկտորի ուղղությունը յուրաքանչյուր կետում համընկնում է գծի շոշափողի հետ: Այսպիսով, մակարդակը S. l. կամայական վեկտորային դաշտ A (x, y, զ) գրվում են ձևով.

Խտությունը S. l. բնութագրում է ուժային դաշտի ինտենսիվությունը (մեծությունը). Տարածության տարածք, որը սահմանափակվում է գծերը հատող գծերով: փակ կոր, կոչ հոսանքի խողովակ: Ս.լ. պտտվող դաշտերը փակ են։ Ս.լ. պոտենցիալ դաշտերը սկսվում են դաշտի ակունքներից և ավարտվում նրա արտահոսքի մոտ (բացասական նշանի աղբյուրներ):

Հայեցակարգը S. l. Մ. Ֆարադեյը ներկայացրել է մագնիսականության ուսումնասիրության ժամանակ, այնուհետև զարգացել Ջ. Ք. Մաքսվելի էլեկտրամագնիսականության վերաբերյալ աշխատություններում։ Ֆարադեյի և Մաքսվելի պատկերացումների համաձայն՝ Ս.լ. էլեկտրական և մագ. դաշտերը, կան մեխանիկ S. գծի երկայնքով լարվածությանը համապատասխանող լարումներ։ և ճնշում նրանց վրա: Մաթեմատիկորեն այս հասկացությունը արտահայտվում է այսպես Maxwell սթրեսի տենզորէլ-մագն. դաշտերը.

Ս.լ. հասկացության օգտագործման հետ մեկտեղ. ավելի հաճախ նրանք պարզապես խոսում են դաշտային գծերի մասին՝ էլեկտրական ինտենսիվության: դաշտերը Ե, մագնիսական ինդուկցիա դաշտերը INև այլն, առանց հատուկ դարձնելու շեշտը դրվում է ուժերի հետ այս զրոների փոխհարաբերության վրա:

Ֆիզիկական դաշտ- նյութի հատուկ ձև, որը կապում է նյութի մասնիկները և փոխանցում (վերջավոր արագությամբ) որոշ մարմինների ազդեցությունը մյուսների վրա: Բնության մեջ փոխազդեցության յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր ոլորտը: Ուժային դաշտտարածության մի շրջան է, որտեղ այնտեղ տեղադրված նյութական մարմնի վրա գործում է ուժ, որը կախված է (ընդհանուր դեպքում) կոորդինատներից և ժամանակից։ Ուժային դաշտը կոչվում է ստացիոնար,եթե դրանում գործող ուժերը կախված չեն ժամանակից. Ուժային դաշտը, որի ցանկացած կետում տվյալ նյութական կետի վրա ազդող ուժն ունի նույն արժեքը (մեծությամբ և ուղղությամբ), միատարր.

Ուժային դաշտը կարող է բնութագրվել էլեկտրահաղորդման գծեր.Այս դեպքում դաշտային գծերի շոշափումները որոշում են այս դաշտում ուժի ուղղությունը, իսկ դաշտային գծերի խտությունը համաչափ է ուժի մեծությանը:

Բրինձ. 1.23.

Կենտրոնականկոչվում է ուժ, որի գործողության գիծը բոլոր դիրքերում անցնում է որոշակի կետով, որը կոչվում է ուժի կենտրոն (կետ ՄԱՍԻՆՆկ. 1.23):

Այն դաշտը, որտեղ գործում է կենտրոնական ուժը, կենտրոնական ուժային դաշտն է: Ուժի մեծություն F(r),Նման դաշտի տարբեր կետերում միևնույն նյութական առարկայի (նյութական կետ, մարմին, էլեկտրական լիցք և այլն) վրա գործելը կախված է միայն ուժերի կենտրոնից r հեռավորությունից, այսինքն.

(- միավոր վեկտորը վեկտորի ուղղությամբ Գ) Ամբողջ իշխանությունը

Բրինձ. 1.24. Սխեմատիկ ներկայացում հարթության վրա xOyմիասնական դաշտ

Նման դաշտի գծերն անցնում են մեկ կետով (բևեռ) O; կենտրոնական ուժի պահն այս դեպքում բևեռի նկատմամբ նույնականորեն հավասար է զրոյի M0 (F) = з 0. Կենտրոնականները ներառում են գրավիտացիոն և Կուլոնյան դաշտերը (և ուժերը համապատասխանաբար)։

Նկար 1.24-ը ցույց է տալիս միատեսակ ուժային դաշտի օրինակ (նրա հարթ պրոյեկցիան). նման դաշտի յուրաքանչյուր կետում նույն մարմնի վրա ազդող ուժը մեծությամբ և ուղղությամբ նույնն է, այսինքն.

Բրինձ. 1.25. Սխեմատիկ ներկայացում վրա xOyանհամասեռ դաշտ

Նկար 1.25-ը ցույց է տալիս ոչ միատեսակ դաշտի օրինակ, որում Ֆ (X,

y, z) *? const և

և հավասար չեն զրոյի 1-ի: Նման դաշտի տարբեր հատվածներում դաշտային գծերի խտությունը նույնը չէ. աջ կողմում դաշտն ավելի ուժեղ է:

Մեխանիկայի բոլոր ուժերը կարելի է բաժանել երկու խմբի՝ պահպանողական ուժեր (գործող պոտենցիալ դաշտերում) և ոչ պահպանողական (կամ ցրող)։ Ուժերը կոչվում են պահպանողական (կամ պոտենցիալ)եթե այդ ուժերի աշխատանքը կախված չէ ոչ մարմնի հետագծի ձևից, որի վրա նրանք գործում են, կամ ուղու երկարությունից նրանց գործողության տարածքում, այլ որոշվում է միայն նախնական և վերջնական դիրքերով. տարածության մեջ շարժման կետերը. Պահպանողական ուժերի դաշտը կոչվում է ներուժ(կամ պահպանողական) դաշտ.

Ցույց տանք, որ պահպանողական ուժերի աշխատանքը փակ օղակի երկայնքով զրոյական է։ Դա անելու համար մենք փակ հետագիծը կամայականորեն բաժանում ենք երկու հատվածի ա2Եվ b2(նկ. 1.25): Քանի որ ուժերը պահպանողական են, ուրեմն L 1a2 = A t.Մյուս կողմից A 1b2 = -A w.Հետո A ish = A 1a2 + A w = = A a2 - A b2 = 0, ինչը պետք է ապացուցվեր: Ճիշտ է նաև հակառակը

Բրինձ. 1.26.

Եթե ​​կամայական փակ եզրագծի երկայնքով ուժերի աշխատանքը հավասար է զրոյի, ապա ուժերը պահպանողական են, իսկ դաշտը՝ պոտենցիալ: Այս պայմանը գրված է որպես եզրագծային ինտեգրալ

Բրինձ. 1.27.

ինչը նշանակում է: Պոտենցիալ դաշտում F վեկտորի շրջանառությունը L ցանկացած փակ եզրագծի երկայնքով հավասար է զրոյի:

Ոչ պահպանողական ուժերի աշխատանքը ընդհանուր դեպքում կախված է ինչպես հետագծի ձևից, այնպես էլ ուղու երկարությունից: Ոչ պահպանողական ուժերի օրինակներ են շփման և դիմադրության ուժերը:

Ցույց տանք, որ բոլոր կենտրոնական ուժերը պատկանում են պահպանողական ուժերի կատեգորիային։ Իսկապես (նկ. 1.27), եթե ուժը Ֆկենտրոնական, ապա դա կարող է լինել

1 Ցուցադրված է Նկ. 1.23 Կենտրոնական ուժային դաշտը նույնպես անհամասեռ դաշտ է:

put in the form Այս դեպքում ուժի տարրական աշխատանք Ֆ

տարրական տեղաշարժով դ/ կլինի կամ

dA = F(r)dlcos а = F(r)դոկտոր (քանի որ rdl = rdl cos a, a d/ cos a = dr). Հետո աշխատիր

որտեղ /(r) հակաածանցյալ ֆունկցիան է:

Ստացված արտահայտությունից պարզ է դառնում, որ աշխատանքը Վերևկենտրոնական ուժ Ֆկախված է միայն ֆունկցիայի տեսակից F(r)և հեռավորությունները Գ (և r 2 կետերը 1 և 2 ուժի կենտրոնից O և կախված չէ 1-ից 2-ից ուղու երկարությունից, որն արտացոլում է կենտրոնական ուժերի պահպանողական բնույթը:

Վերոնշյալ ապացույցը ընդհանուր է ցանկացած կենտրոնական ուժերի և դաշտերի համար, հետևաբար, այն ներառում է վերը նշված ուժերը՝ գրավիտացիոն և Կուլոնյան։

Եվ գիտաֆանտաստիկ գրականության մեջ, ինչպես նաև ֆանտաստիկ ժանրի գրականության մեջ, որը նշանակում է որոշակի անտեսանելի (ավելի հաճախ տեսանելի) պատնեշ, որի հիմնական գործառույթը որոշակի տարածք կամ նպատակ պաշտպանելն է արտաքին կամ ներքին ներթափանցումներից։ Այս գաղափարը կարող է հիմնված լինել վեկտորային դաշտի հայեցակարգի վրա: Ֆիզիկայի մեջ այս տերմինն ունի նաև մի քանի կոնկրետ նշանակություն (տես Ուժի դաշտ (ֆիզիկա))։

Ուժային դաշտերը գրականության մեջ

«Ուժային դաշտ» հասկացությունը բավականին հաճախ հանդիպում է արվեստի գործերում, ֆիլմերում և համակարգչային խաղերում: Գեղարվեստական ​​բազմաթիվ ստեղծագործությունների համաձայն՝ ուժային դաշտերն ունեն հետևյալ հատկություններն ու բնութագրերը և օգտագործվում են նաև հետևյալ նպատակների համար.

• Մթնոլորտային էներգիայի խոչընդոտ, որը թույլ է տալիս աշխատել վակուումի հետ բաց շփվող սենյակներում (օրինակ՝ տիեզերական վակուում): Ուժային դաշտը պահպանում է մթնոլորտը սենյակի ներսում և թույլ չի տալիս այն դուրս գալ սենյակից. միևնույն ժամանակ, պինդ և հեղուկ առարկաները կարող են ազատորեն անցնել երկու ուղղություններով:
• Պատնեշ, որը պաշտպանում է թշնամու տարբեր հարձակումներից՝ լինի դա հարձակվում է էներգիայով (ներառյալ ճառագայթով), կինետիկ կամ տորպեդային զենքերով:
• Թիրախը պահել (կանխել հեռանալը) ուժային դաշտով սահմանափակված տարածության մեջ։
• Արգելափակում է թշնամու (և երբեմն էլ բարեկամ) զորքերի տելեպորտացումը նավ, ռազմաբազա և այլն:
• Պատնեշ, որը սահմանափակում է օդում որոշ նյութերի տարածումը, ինչպիսիք են թունավոր գազերը և գոլորշիները: (Սա հաճախ տեխնոլոգիայի մի տեսակ է, որն օգտագործվում է նավի/տիեզերական կայանի տարածության և ինտերիերի միջև խոչընդոտ ստեղծելու համար:
• Հրդեհը մարելու միջոց, որը սահմանափակում է օդի (և թթվածնի) հոսքը կրակի տարածք. կրակը, սպառելով ամբողջ առկա թթվածինը (կամ այլ ուժեղ օքսիդացնող գազ) ուժային դաշտով փակ տարածքում, ամբողջությամբ մարում է:
• Վահան՝ ինչ-որ բան բնական կամ տեխնածին (այդ թվում՝ զենք) ուժերից պաշտպանելու համար։ Օրինակ Star Control-ում, որոշ իրավիճակներում ուժային դաշտը կարող է այնքան մեծ լինել, որ ծածկի մի ամբողջ մոլորակ:
• Ուժային դաշտը կարող է օգտագործվել ժամանակավոր կենսատարածք ստեղծելու համար այն վայրում, որն ի սկզբանե անբնակելի է այն օգտագործող բանական էակների համար (օրինակ՝ տիեզերքում կամ ստորջրյա):
• Որպես անվտանգության միջոց՝ ինչ-որ մեկին կամ ինչ-որ բանին բռնելու ճիշտ ուղղությամբ ուղղորդելու համար:
• Բանտերի խցերի դռների ու ճաղերի փոխարեն.
• «Աստղային ճանապարհ. հաջորդ սերունդ» գիտաֆանտաստիկ սերիալում տիեզերանավի որոշ հատվածներ ունեին ուժային դաշտի ներքին գեներատորներ, որոնք անձնակազմին թույլ էին տալիս ակտիվացնել ուժային դաշտերը՝ կանխելու ցանկացած նյութ կամ էներգիա դրանց միջով անցնելու համար: Դրանք նաև օգտագործվում էին որպես «պատուհաններ», որոնք առանձնացնում էին տարածության վակուումը բնակելի մթնոլորտից՝ նավի հիմնական մարմնի վնասման կամ տեղային ոչնչացման հետևանքով ճնշումից պաշտպանվելու համար:
• Ուժային դաշտը կարող է ամբողջությամբ ծածկել մարդու մարմնի մակերեսը՝ արտաքին ազդեցություններից պաշտպանվելու համար: Մասնավորապես, Star Trek: The Animation Series, Ֆեդերացիայի տիեզերագնացները մեխանիկականի փոխարեն օգտագործում են էներգետիկ դաշտի կոստյումներ: Իսկ Stargate-ում հայտնվում են անձնական էներգետիկ վահաններ։

Ուժային դաշտերը գիտական ​​մեկնաբանության մեջ

Նշումներ

Հղումներ

• (Անգլերեն) Հոդված «Ուժի դաշտ» Memory Alpha-ում, վիքի Star Trek շարքի տիեզերքի մասին
• (Անգլերեն) «The Science of Fields» հոդվածը Stardestroyer.net կայքում
• (Անգլերեն) Էլեկտրաստատիկ «անտեսանելի պատեր» - հաղորդագրություն էլեկտրաստատիկ արդյունաբերական սիմպոզիումից

գրականություն

• Էնդրյուս, Դանա Գ.(2004-07-13). «Միջաստղային տարածության միջով ափ անցնելիս անելիքներ» (PDF) in AIAA/ASME/SAE/ASEE Համատեղ Շարժիչ Համաժողով և Ցուցահանդես 40-րդ.. AIAA 2004-3706 թթ. Վերցված է 2008-12-13
• Մարտին, Ա.Ռ. (1978): «Միջաստղային նյութի ռմբակոծությունը և դրա ազդեցությունը մեքենայի վրա, «Դեյդալուս» նախագծի վերջնական զեկույց»:

ուժային դաշտ

տարածության մի մասը, որի յուրաքանչյուր կետում որոշակի մեծության և ուղղության ուժ է գործում այնտեղ տեղադրված մասնիկի վրա՝ կախված այս կետի կոորդինատներից, իսկ երբեմն՝ ժամանակից։ Առաջին դեպքում ուժային դաշտը կոչվում է անշարժ, իսկ երկրորդում՝ ոչ անշարժ։

Ուժային դաշտ

տարածության մի մասը (սահմանափակ կամ անսահմանափակ), որի յուրաքանչյուր կետում որոշակի մեծության և ուղղության ուժ է գործում այնտեղ տեղադրված նյութական մասնիկի վրա՝ կախված միայն այս կետի x, y, z կոորդինատներից, կամ կոորդինատներից։ x, y, z և ժամանակ t. Առաջին դեպքում անշարժ պրոցեսը կոչվում է ստացիոնար, իսկ երկրորդ դեպքում՝ ոչ ստացիոնար: Եթե ​​գծային ուղու բոլոր կետերի ուժն ունի նույն արժեքը, այսինքն՝ կախված չէ կոորդինատներից կամ ժամանակից, ապա գծային ուժը կոչվում է միատարր։ Այն տարածությունը, որտեղ դաշտային ուժերի աշխատանքը, որը գործում է նյութական մասնիկի վրա, կախված է միայն մասնիկի սկզբնական և վերջնական դիրքից և կախված չէ նրա հետագծի տեսակից, կոչվում է պոտենցիալ: Այս աշխատանքը կարող է արտահայտվել P մասնիկի պոտենցիալ էներգիայի միջոցով (x, y, z) A = P (x1, y1, z) հավասարությամբ:

≈ P (x2, y2, z

Որտեղ x1, y1, z1 և x2, y2, z2 ≈ մասնիկի սկզբնական և վերջնական դիրքերի համապատասխանաբար կոորդինատները: Երբ մասնիկը շարժվում է պոտենցիալ տարածության մեջ միայն դաշտային ուժերի ազդեցությամբ, տեղի է ունենում մեխանիկական էներգիայի պահպանման օրենքը, որը հնարավորություն է տալիս կապ հաստատել մասնիկի արագության և դաշտում նրա դիրքի միջև։

Պոտենցիալ գրավիտացիոն դաշտերի օրինակներ. միասնական գրավիտացիոն դաշտ, որի համար P = mgz, որտեղ m ≈ մասնիկների զանգված, g ≈ գրավիտացիոն արագացում (z առանցքը ուղղահայաց վերև է ուղղված); Նյուտոնյան գրավիտացիոն դաշտ, որի համար P = ≈ fm/r, որտեղ r ≈ մասնիկի հեռավորությունը ծանրության կենտրոնից, f ≈ գործակից հաստատուն տվյալ դաշտի համար։

Տեխնիկապես առանձնանում է.

• անշարժ ուժային դաշտեր, որի մեծությունն ու ուղղությունը կարող են կախված լինել բացառապես տարածության մի կետից (կոորդինատներ x, y, z), և
• ոչ ստացիոնար ուժային դաշտեր, նաև կախված ժամանակի t.

• միասնական ուժային դաշտ, որի համար փորձնական մասնիկի վրա ազդող ուժը նույնն է տարածության բոլոր կետերում և

• անհամասեռ ուժային դաշտ, որը չունի այս հատկությունը։

Ամենապարզը ուսումնասիրելու համար անշարժ միատարր ուժային դաշտն է, բայց այն նաև ներկայացնում է նվազագույն ընդհանուր դեպքը:

Ուժային դաշտ

Ուժի դաշտը բազմիմաստ տերմին է, որն օգտագործվում է հետևյալ իմաստներով.

• Ուժային դաշտ- ուժերի վեկտորային դաշտ ֆիզիկայում;
• Ուժային դաշտ- մի տեսակ անտեսանելի պատնեշ, որի հիմնական գործառույթը որոշակի տարածք կամ թիրախ պաշտպանելն է արտաքին կամ ներքին ներթափանցումներից:

Ուժային դաշտ (ֆանտազիա)

Ուժային դաշտկամ ուժային վահանկամ պաշտպանիչ վահան- տարածված տերմին ֆանտաստիկ և գիտաֆանտաստիկ գրականության մեջ, ինչպես նաև ֆանտաստիկ ժանրի գրականության մեջ, որը նշանակում է անտեսանելի պատնեշ, որի հիմնական գործառույթը արտաքին կամ ներքին ներթափանցումներից ինչ-որ տարածք կամ նպատակ պաշտպանելն է։ Այս գաղափարը կարող է հիմնված լինել վեկտորային դաշտի հայեցակարգի վրա: Ֆիզիկայի մեջ այս տերմինն ունի նաև մի քանի կոնկրետ նշանակություն (տես Ուժի դաշտ):