چهار نيروي بنيادي

جهان ما بر پايه چهار نيرو يا بر هم کنش استوار است:نيروي گرانشي، نيروي الکترو مغناطيسي، نيروي قوي هسته اي و نيروي ضعيف هسته اي.عامل وقوع اين بر هم کنشها گروهي از ذرات به نام بوزونهاي پايه هستندکه در بين ذرات تشکيل دهنده مواد مبادله مي شوند.
فيزيکدانها در تلاش هستند که نشان دهند که اين چهار نيرو در واقع از يک نيروي بنيادي سرچشمه مي گيرد.
?- نيروي قوي هسته اي
مي دانيم که درون هسته اتم پروتونهاي باردار ونوترونهاي بدون بار وجود دارند که به آنها نوکلئونهاي هسته مي گوييم. قطر(diameter ) آنها بسيار کوچک است. اين ذره ها با نيروي هسته اي بسيار قوي به يکديگر متصلند اين نيروها فقط در ابعاد هسته اي وجود دارند يعني کوتاه بردند. وقتي فاصله ذرات از هم زياد شود نيروي هسته اي کاهش مي يابد.

?- نيروي الکترومغناطيسي
اکثر نيروهاي مورد استفاده در زندگي از نوع نيروهاي الکترو مغناطيسي هستند. همانطور که در شکل زير ديده مي شود بين دو بار همنام نيروي الکتريکي دافعه و بين دو بار غير همنام نيروي الکتريکي جاذبه بوجود مي آيد که بنا بر قانون کولن اندازه اين نيروها F با حاصلضرب بارها q رابطه مستقيم و با مجذور فاصله انها r رابطه عکس دارد.

?-نيروي ضعيف هسته اي
نيروي ضعيف هسته اي تنها در واکنش هاي هسته اي وجود دارد مانند واکنش فوق که در اثر برخورد يک نوترينو به يک هسته پرتو B (الکترون منفي) توليد مي شود

?-نيروي گرانشي
که همان قانون گرانش نيوتن است F=GmM/r2

تعريف نيروي گرانشي :

اين نيرو بر اجسام واقع در ميدان گرانشي وارد مي شود و از پتانسيل گرانشي ناشي مي گردد که يک نيروي پايستاري مي باشد و عامل حرکت سقوط آزاد اجسام و همچنين حرکت پرتابي و نيز يک نيروي جاذبه اي بين اجرام مختلف مي باشد. بنابراين ، نيروي گرانش عبارتست از حاصلضرب جرم جسم در شتاب جاذبه ناشي از گرانشي.

ديد کلي :
پديده طبيعي سقوط آزاد اجسام در اثر گرانشي ، گردش اجرام آسماني در مدارات ويژه خودشان ، حرکت ماه دور زمين و آيا تا به حال اين سوال را از خود پرسيديد که :

چرا اجسام بر روي سطح زمين سقوط مي کند و از آن دور نمي شود؟
چرا زمين در مدار مشخصي حول خورشيد مي گردد؟ و هزاران پديده ديگر.
قانون جهاني گرانش :
اين قانون از قوانين بنيادي فيزيک است که کشف و فرمولبندي شد. اگر چيزي را رها کنيد سقوط مي کند. چون سرعت اجسام در ضمن سقوط تغيير مي کند، بايد نيرويي بر آن وارد شود. اين نيرو که نيوتن اولين بار در اثر سقوط سيبي از درخت آنرا کشف نمود، قانون گرانش نام دارد که نيوتن آنرا يک نيرويي بنيادي در جهان دانست و آنرا نيرويي بين اجسام مختلف معرفي کرد که توسط رابطه F=GmM/r2 داده مي شود که در آن G ثابت جهاني گرانش m و M جرم اجسام و r فاصله اجسام از همديگر مي باشد.

نيروي وزن :
نيروي وزن را مي توان با ترازوي فنري خنثي کرد. وزن يک ويژگي اجسام نيست ، بلکه مقدار آن با حمل جسم تغيير مي کند. به عنوان مثال اگر وزن شخصي در قطب شمال 712N باشد، وزن او در استوا 708.5N خواهد بود. اگر وزن همان شخص بر روي کره ماه اندازه گيري شود، ترازو عدد 120N را نشان خواهد داد.

هرچه شتاب ناشي از گرانش کمتر باشد وزن هم کمتر است. در واقع ، وزن مستقيما با شتاب ناشي از گرانشي متناسب است. بديهي است که نيروي وزن به عامل ديگري هم بستگي دارد، زيرا وزن اجسام در مکانهاي معين نيز متفاوت است و آن کميت مقدار ماده موجود (جرم جسم) مي باشد.

آزمايش ساده :
اگر شما 10 کيلوگرم شکر بخريد تصور مي رود که 10 نيوتن باشد. اگر شکر را به کره ماه منتقل کنيد. در آنجا نيز وزن کيسه شکر 10 کيلويي ، دو برابر وزن کيسه شکر 5 کيلويي است. مقدار شکر (جرم شکر) در جاهاي مختلف تغيير نمي کند و وزن آن با جرم متناسب است. در حالت کلي نيروي وزن هم با جرم و هم با شتاب ناشي از گرانش متناسب مي باشد. به عبارتي W=mg که در آن w وزن ، m جرم و g شتاب جاذبه گرانشي مي باشد. اين شتاب جاذبه در ميادين مختلف گرانشي (شتاب گرانشي کرات مختلف) مقادير متفاوتي دارد.

پتانسيل گرانشي منشا نيروي گرانشي :
شبيه مبحث الکتريسيته براي نيروهاي پايستار که نيروي گرانش نيز از اين نوع مي باشد يک پتانسيلي وجود دارد. ميدان گرانشي نيز از اين پتانسيل گرانشي ناشي مي شود. بر اين اساس ، نيروي گرانشي عبارتست از تغييرات مکاني پتانسيل گرانشي با علامت منفي. يعني V=GmM/r?F=-?V?F=GmM/r2

نحوه اندازه گيري نيروي وزن :
از وسايلي که در اندازه گيري نيروي وزن به کار مي رود، ترازوي فنري مي باشد که از طريق سنجش نيروي کشاني فنر به اندازه گيري نيروي وزن دست مي يابيم براي اندازه گيري نيروي وزن ترازوهاي مختلفي از جمله ترازوي دوکفه اي ، ترازوي اهرمي ، ترازوي ديجيتالي و غيره استفاده مي شود. اين ترازوها در اندازه گيري نيروي وزن دقت هاي متفاوتي بر حسب مکانيزم اندازه گيريشان دارند.

مباحث مرتبت با عنوان :
پتانسيل گرانشي
ثابت جهاني گرانش
چهار نيروي بنيادي فيزيک
حرکت سقوط آزاد اجسام
شتاب جاذبه گرانش
شتاب گرانشي کرات
قانون جهاني گرانش
گرانش
ميدان گرانشي
مباني گرانش
نيروي وزن