Ուժային դաշտ (ֆիզիկա)

Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Ուժային դաշտ (այլ կիրառումներ)
Ուժային դաշտ, ֆիզիկայում վեկտորական դաշտ տարածության մեջ, որի յուրաքանչյուր կետում մասնիկի վրա ազդում է որոշակի մեծություն և ուղղություն ունեցող ուժ։
Տեխնիկապես տարբերակում են ստացիոնար ուժային դաշտեր, որոնց մեծությունը և ուղղությունը կարող է կախված լինել բացառապես տարածության կետից (կոորդինատներից) և ոչ ստացիոնար ուժային դաշտեր, որոնք կախված են նաև ժամանակի t պահից։
Տարբերակում են նաև համասեռ ուժային դաշտ, որտեղ մասնիկի վրա ազդող ուժը նույնն է տարածության բոլոր կետերում, և անհամասեռ ուժային դաշտ, որը այդպիսի հատկություն չունի։
Հետազոտության համար առավել պարզ է ստացիոնար համասեռ ուժային դաշտը, որը, սակայն, հաճախ չի հանդիպում։


== Պոտենցիալ դաշտ ==
Եթե դաշտում տեղաշարժվող մասնիկի վրա ազդող ուժի աշխատանքը կախված չէ մասնիկի հետագծից և որոշվում է միայն մասնիկի սկզբնական և վերջնական դիրքերով, ապա դաշտը կոչվում է պոտենցիալային։ Պոտենցիալային դաշտի համար կարելի է ներմուծել մասնիկի պոտենցիալ էներգիայի գաղափարը։ Պոտենցիալ էներգիան մասնիկի կոորդինատների մի այնպիսի ֆունկցիա է, որ նրա արժեքների տարբերությունը 1 և 2 կետերում հավասար է 1 կետից 2 կետ մասնիկի տեղափոխման ժամանակ դաշտի կատարած աշխատանքին։
Պոտենցիալային դաշտում ուժը պոտենցիալ էներգիայի գրադիենտ է՝

  
    
      
        
          
            
              F
              →
            
          
        
        =
        −
        
          g
          r
          a
          d
        
         
        U
      
    
    {\displaystyle {\vec {F}}=-\mathrm {grad} \ U}
  ։


== Օրինակներ ==
Պոտենցիալային ուժային դաշտեր են՝

Նյուտոնի ձգողության դաշտը։ Նյութական կետի դաշտի համար իրավացի են
։ 
  
    
      
        
          
            
              g
              →
            
          
        
        (
        
          
            
              r
              →
            
          
        
        )
        =
        −
        G
        
          
            M
            
              r
              
                3
              
            
          
        
        
          
            
              r
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {g}}({\vec {r}})=-G{\frac {M}{r^{3}}}{\vec {r}}}
  ,
։ 
  
    
      
        U
        (
        
          
            
              r
              →
            
          
        
        )
        =
        −
        G
        
          
            
              m
              M
            
            r
          
        
      
    
    {\displaystyle U({\vec {r}})=-G{\frac {mM}{r}}}
  
արտահայտությունները, որտեղ 
  
    
      
        
          
            
              g
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {g}}}
  -ն դաշտի լարվածությունն է (ազատ անկման արագացումը), 
  
    
      
        U
      
    
    {\displaystyle U}
  -ն՝ պոտենցիալ էներգիան, M-ն՝ նյութական կետի զանգվածը, 
  
    
      
        
          
            
              r
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {r}}}
  -ը՝ նյութական կետից դիտման կետին տարված շառավիղ-վեկտորը, r-ը՝ շառավիղ-վեկտորի երկարությունը, G-ն՝ հաստատուն մեծություն (կոչվում է գրավիտացիոն հաստատուն), որի թվային արժեքը կախված է ընտրված չափման միավորների համակարգից։ m զանգվածով մասնիկի վրա ազդող գրավիտացիոն ուժը տրվում է 
  
    
      
        
          
            
              F
              →
            
          
        
        =
        m
        
          
            
              g
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {F}}=m{\vec {g}}}
   բանաձևով։

  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   էլեկտրական դաշտը վեկտորական դաշտ է, որը q կետային լիցքի վրա ազդում է 
  
    
      
        
          
            
              F
              →
            
          
        
        =
        q
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {F}}=q{\vec {E}}}
   ուժով։
Առաձգական դեֆորմացիաների դաշտը։


== Ուժային դաշտի կատարած աշխատանքը ==
Ուժային դաշտում C հետագծով մասնիկի շարժվելիս ուժի կատարած աշխատանքը տրվում է կորագիծ ինտեգրալով.

  
    
      
        W
        =
        
          ∫
          
            C
          
        
        
          
            
              F
              →
            
          
        
        ⋅
        d
        
          
            
              r
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle W=\int _{C}{\vec {F}}\cdot d{\vec {r}}}
  ։Այս արժեքը կախված չէ մասնիկի շարժման արագությունից կամ իմպուլսից։ Կոնսերվատիվ ուժային դաշտի համար այն անկախ է նաև շարժման հետագծից, և կակված է միայն սկզբնական և վերջնական կետերից։ Այսպիսով, եթե սկզբնական և վերջնական կետերը նույնն են, կոնսերվատիվ ուժային դաշտի կատարած աշխատանքը զրո է։


== Ծանոթագրություններ ==


== Գրականություն ==
Е. П. Разбитная, В. С. Захаров «Курс теоретической физики», книга 1. — Владимир, 1998.