§2-1力的概念及其种类 在日常生活和生产劳动中,经常要和重物打交道。这就要涉及到一些动作。如:推车、拉物、提水、 举重等,在这些推、拉、提、举的过程中,人的肌肉就要比平时绷紧,这时就说人用了“力”。最初,“力” 这个字的含义,只与“人力”相联系,后来,逐渐推广,凡是能和人力引起同样效果的作用也叫作力。如 风力、水力。随着科学技术的进展,人们又认识了重力、电力、磁力等 力的形式虽多,但有一个共性,就是:力不是凭空产生的,只要有力存在,就一定有一个(或几个) 施力的物体。同时,物体发出的力,必然作用在另外的物体上,力作用到的物体叫受力物体。显然,施力 与受力是相对的,在提到施力与受力时,只是为了分清谁对谁的作用 力的形式繁多,人们曾经把力分成两大类,即接触力和非接触力。例如:用绳拉重物时绳上的张力; 运动物体受到的摩擦力等都是接触力,而地面上的自由落体、指南针的自动转向等都是非接触力。这种分 类方法不是从基本性质来区分。现代科学研究的成果指出,若按力的基本性质区分,自然界中当前所有的 力可归结为下列四种: 1.由于物体所具有的质量而产生的万有引力 2.由静止和运动电荷而产生的电磁力 3.强相互作用力——如原子核内的粒子(中子、质子)之间近距作用。 4.弱相互作用力——基本粒子之间近距作用。 自然界存在四种相互作用( Interaction) 力的种类 强相互作用 电磁相互作用 弱相互作用引力相互作用 相对强度 作用范围(m) 0 <10 Electromagnetic Weak Gravitational 相互作用 质子和中子结合 电子和原子核结合 核β衰变的力恒星形成 形成原子核 形成原子 银河系 显然,有人会提出:日常遇到的接触力属于以上力的哪一种?答案是:接触力的根源来自于电磁力。 这里只作以粗略的解释: 首先分析中性分子间的力。分子由原子组成,原子由带正电的原子核和绕核转动的带负电的电子所组 成。它是一个很复杂的遵从量子力学规律的、电性系统。原子核外的负电子分布的中心并不总是和带正电 的原子核相重合,当两个分子接近时,它们各自电荷的分布受到畸变,产生相互作用。因此,这种作用力 的本质还是属于电性的。当两个分子距离极近时(距离数量级小于10-0米),分子间的相互作用表现为很 大的斥力,稍远则表现为引力(数量级在10-0—10-米)时,再远则分子力很快地趋于零。 本书置于桌面上,这本书是被书本与桌面相邻的两个表面上无数个分子间的分子力的总和支持着 对这样的作用进行半微观的分析也是异常复杂的。但在一般情况下,我们可以避开这种复杂性,把这些无 数个分子间的分子力总括成一个力,并称它为接触力,这是大量分子间作用的一种宏观表现。广义地说 所有类似这样的机械力,如拉、压、推、举、摩擦以及液体或气体对器壁所施的力都是属于这种性质的接 触力。 物理学家的目标 四种力可否从一种更基本、更简单的力导出? 2.各种力是否能统一在一种一般的理论中 已做和待做的工作