第五种力

 第五种力是指自然界可能存在的一种基本相互作用(力),它不同于早已得到人们普遍承认的另四种基本力:强相互作用(或核力)、电磁相互作用、弱相互作用及引力相互作用,是近二十余年对引力规律的研究中发现的.大家知道,牛顿主要根据天体运动的经验规律,确立了引力定律:引力的大小与引力源的质量成正比,与距离的平方成反比.这一理论在取得辉煌成就的同时,一直受到人们反复的检验,特别是规范理论出现以后,更引起实验物理学家的广泛关注.     

关于“第五种力”实验的新结果

Fischbach等人对Eotvos实验资料进行了重新分析,并根据Stacey等人在深井中对重力加速度测量的结果,提出了存在“第五种力”的可能性1).Fischbach等人提出的这种力比引力更弱且具有宏观有限的力程,并且被认为可能与物体重子数密度有关. 自那以来,物理学家进行了一系列新实验来检验这种力是否存在以及它的性质.这些实验大致可分为两类:一类是与 Stacey等人的实验类似的地球物理测量.它们主要探测物体间的引力与经典的平方反比定律的偏离,并由此确定是否存在这种新的力.另一类实验着重检测物体间的引力是否和它们的成分有关.因为牛顿-爱因斯…     

存在第五种力吗?

正目前已经认识到自然界存在四种基本作用力。引力即为其中之一,由广义相对论描述,且经受多种观测检验。然而,出于量子化引力或解释暗物质和暗能量等方面的考虑,一些学者推测会存在第五种力:间距r质量分别m_1,m_2的质点之间的势能为V_5(r)=-α(Gm_1m_2/r)exp[-r/λ],其中G为引力常数。这种力有两个特征参数:力程λ和作     

关于洛仑兹力公式的讨论

文[1]指出了对洛仑兹力公式中v存在三种理解:(1)电荷相对于磁场的速度;(2)载流导体中电荷相对于导体的速度;(3)电荷相对于观察者的速度,并通过具体例子说明了第(3)种理解才是正确的.本文拟由洛仑兹力公式形式的不变性,进一步说明v是相对于观察者的速度。进而指出公式中的E和B也是相对于观察者而言的. 设二个惯性系J和S’,S’相对于S沿X轴以u速度运动,如图一所示.在S系中运动电荷q的速度为v,则它在电磁场中受到的洛仑兹力为 如在S’系中来观察,我们要证明它受到的洛仑兹力与(1)式具有相同形式,即 f’=q’E’+q’v’×B’(2)式中各带撇的…     

关于洛仑兹力与安培力关系的讨论

在电磁学中,安培力(Idl×B)和洛仑兹力(dqv×B)之间的关系是很重要的内容,对这个问题许多教材进行了讨论,认为安培力是磁场对宏观电流元的作用力,洛仑兹力是磁场对运动电荷的作用力,有的教材是从安培力推出洛仑兹力,而有的是从洛仑兹力推出安培力,认为安培力与洛仑兹力两者是一致的。而我们认为安培力和洛仑兹力一致是有一定条件的。下面我们来分析一个十分熟悉的例子。     

一类变力 两种表现——关于"F=kV"类变力的讨论

在解决物理习题中,经常涉及两类变力:带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时受到的洛伦兹力和闭合电路的部分导体在垂直切割磁感线时受到的安培力.这两种变力除了都是磁场力这一性质上的联系外,还具有一个重要的共同点,即力的大小都与速率成正比.     

关于平均冲力和平均相互作用力的讨论

在普通物理学教学中,有关平均冲力这一概念的引入是从牛顿第二运动定律入手的.即由导出动量原理 物体在运动过程中,物体所受合外力的冲量,等于这物体动量的增量. 据数学中值定理及矢量分量式的表达式又有 其中当是物体所受合外力在x,y,z三个方向上的平均冲力。这就提供了求解平均冲力的一个途径. 在程守洙、江之永所主编《普通物理学》第三版中就上述内容举了一些例题及习题中,又提出了一个求解碰撞过程中“平均相互作用力”的问题.我们认为书中对这一问题的阐述不够明确、例题中的求解似有不妥之处.如书 P 143[例 3-1] 质量M=3吨的重锤,从…     

原始Etvs数据的重新分析和第五种力

万有引力定律已发现三个世纪,但迄今对引力常数G测定的精确度仍未超过10-3.目前G最精确的值是从近代经过改良的Cavendish类型的实验得出的.在这类实验中,人们是在实验室里测量相距几米以内的试验物体在水平方向的作用力.行星距离以上,在G的精度范围内平方反比律已为观测很好地确证.可是,迄今为止,在从几米到几百公里(人造地球卫星的飞行距离)之间还存在一段值得注意的空隙.在这一段距离上,平方反比律并未被仔细验证过. 一、地球物理方法测量G的反常结果 为了从地表以上下落的物体加速度g中计算出G,应当独立地对地球整体的密度分布进行精…     

关于光线的两种弯曲的讨论

本文讨论了光线在光学不均匀介质中的弯曲与在引力场中的弯曲在形式上的相似性,最后提出一个“光线的光学折射(弯曲)与引力弯曲的等价关系”,并且得到相应的证明。由此,进一步尝试建立上述两种效应都存在时光线的短程线方程。采取的方法是:仍以光线在引力场中的短程线方程为基础,但修正其中Christoffel符号T_(αβ)~r里所包含的四维时空的度规张量g_(αβ),修正后,让它们既能反映引力场,又能反映光线在光学不均匀介质中的弯曲。     

关于两个带电导体球相互作用力问题的讨论

《大学物理》 1983年第7期刊登的《一个静电场题目中的三个“0.618”》[1]一文,有错误之处.该文在讨论到两个带电金属球之间的作用力问题时写到:“(ii)如果Q1与Q2同号,而且R1=R2,则两球之间始终是排斥力.”我们认为这一结论是不能成立的.本文拟对两个不同半径、带不同电量的导体球间的作用力进行定量讨论,作为对该文的补正,同时对《大学物理》的另一文[2]作一点补充. 两个导体球,球Ⅰ和球Ⅱ的半径分别为R1和R2,带电量分别为Q1和Q2,两球心间距O1O2=d。 在一般情况下,随着球心距d由小到大的变化,两球间的相互作用力不仅大小在变化,而且可…     

对洛仑兹力效应的讨论

对洛仑兹力效应的讨论徐玉岭（山东聊城建设学校２５２０００）电荷在磁场中运动时，要受到洛仑兹力的作用，电荷定向移动时形成的电流在磁场中所受的安培力，实际认为是洛仑兹力造成的．在这种力的作用下，电荷或电流发生移动时，所产生的效果是一致的，最终结果总是企图...     

关于向心力的讨论

我们在讲匀速圆周运动时,首先遇到的物理概念是向心加速度和向心力,以及反映它们间关系的曲线牛顿第二定律．学生们正是围绕着向心加速度,向心力和曲线牛顿第二定律,产生了一系列的模糊概念,有的甚至是错误的概念为此,在教学中作一些引深的讨论是有助于概念的掌握的．     

关于重心的讨论

以一个线度很大、但极其简单的力学系统为例对重心的物理概念进行了讨论，结果表明关于重心的某些定义是不恰当的。     

变力的两种平均力

在物理过程中,常遇到变力作用的过程,涉及到平均力及有关问题计算．如：ＦΔｔ＝ｍｖ－ｍｖ０．及Ｆｓ＝Ｗ中平均力Ｆ是否为同一概念,下面从一道题的解答谈起：ＯＭＡ如图所示：弹簧振子在水平方向上作简谐振动,小球的质量为０．２５ｋｇ,弹簧的劲度系数为１００Ｎ／ｍ,振幅为０．２ｍ．求：①小球在平衡位置速度大小;②从最大位移到平衡位置弹力对小球做的功（忽略摩擦及弹簧质量）．解法１,从最大位移到平衡位置弹力对小球做的功Ｗ＝Ｆｓ＝１２ｋＡ·Ａ＝１２×１００×（０．２）２＝２Ｊ由动能定理Ｗ＝１２ｍｖ２ｖ＝２Ｗｍ＝…     

关于“关于克劳修斯等式证明的再讨论”的讨论

指出"关于克劳修斯等式证明的再讨论"一文论证过程中存在的问题,提出了一种在相邻卡诺循环之间过渡的循环路径,并证明了用若干个卡诺循环逼近任意可逆循环的可行性及其等价性。本文的研究支持主流热学教材中"用若干个完整的卡诺循环去分解任意循环,相邻的两个卡诺循环之间的重叠部分在两次循环中相互抵消"的论证方法。但现行教材的论述过程确实存在过于简略、不够严谨的问题,本文在阐明用卡诺循环分解任意循环的"等效性"内涵的基础上,采用泰勒级数展开及极限理论等高等数学方法,完善了克劳修斯等式的证明过程.     

直流电路中关于电容器几种特殊情况的讨论

本文通过几个实例讨论了直流电路中的电容器在某些情况下其上的电压尽管“不超压”，但会发生击穿；各极板上所带电荷的正、负并不直观；串联时各电容上的电量不一定相等．