Kraftfält (fysik)

Ett kraftfält i fysiken är ett vektorfält i rymden, vid varje punkt där en testpartikel påverkas av en kraft definierad i storlek och riktning (kraftvektor ) .

Tekniskt särskiljer de (som det görs för andra typer av fält):

stationära kraftfält , vars storlek och riktning kan bero enbart på en punkt i rymden (koordinaterna x, y, z), och
icke-stationära kraftfält , som också beror på tiden t.

Också:

enhetligt kraftfält , för vilket kraften som verkar på testpartikeln är densamma på alla punkter i rymden och
inhomogent kraftfält , som inte har denna egenskap.

Det enklaste att studera är ett stationärt enhetligt kraftfält, men det är också det minst allmänna fallet.

Potentiella fält

Om fältkrafternas arbete som verkar på en testpartikel som rör sig i den inte beror på partikelbanan och endast bestäms av dess initiala och slutliga positioner, kallas ett sådant fält potential. För det kan vi introducera konceptet med en partikels potentiella energi - en viss funktion av partiklarnas koordinater så att skillnaden mellan dess värden vid punkterna 1 och 2 är lika med det arbete som fältet utför när det rör sig partikeln från punkt 1 till punkt 2.

Kraften i ett potentiellt fält uttrycks i termer av potentiell energi som dess gradient :

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

Exempel på potentiella kraftfält:

Newtonskt gravitationsfält . För fältet för en materiell punkt är det sant: ${\vec g}({\vec r})=-G{\frac {M}{r^{3}}}{\vec r}$ $U({\vec r})=-G{\frac {mM}{r}}$ var är fältstyrkan (gravitationsacceleration), är den potentiella energin, M är massan av en materialpunkt, är radievektorn ritad från materialpunkten till observationspunkten, r är längden av denna radievektor, m är testpartikelns massa, G är en konstant (kallad gravitationskonstanten ), vars numeriska värde beror på det valda enhetssystemet . ${\vec g}$ $U$ ${\vec {r))$
elektrostatiskt fält .
Fält för elastiska deformationer .

Litteratur

E. P. Razbitnaya, V. S. Zakharov "Course of Theoretical Physics", bok 1. - Vladimir, 1998.