그리고 공상 과학 문학과 판타지 장르의 문학에서는 보이지 않는 (덜 자주 보이는) 장벽을 나타내는데, 그 주요 기능은 외부 또는 내부 침투로부터 특정 영역이나 목표를 보호하는 것입니다. 이 아이디어는 벡터장의 개념을 기반으로 할 수 있습니다. 물리학에서 이 용어는 몇 가지 구체적인 의미도 갖습니다(힘장(물리학) 참조).

문학의 역장

"역장"이라는 개념은 소설, 영화, 컴퓨터 게임 작품에서 흔히 볼 수 있습니다. 많은 사람들에 따르면 예술 작품, 역장다음과 같은 성질과 특징을 가지며, 다음과 같은 목적으로도 사용됩니다.

• 진공과 공개적으로 접촉하는 공간(예: 우주 진공)에서 작업할 수 있게 해주는 대기 에너지 장벽입니다. 역장은 실내 공기를 유지하고 대기가 실내 밖으로 나가는 것을 방지합니다. 동시에 고체 및 액체 물체가 양방향으로 자유롭게 통과할 수 있습니다.
• 에너지(빔 포함) 공격, 운동 무기, 어뢰 무기 공격 등 다양한 적의 공격으로부터 보호하는 장벽입니다.
• 역장에 의해 제한된 공간 내에서 목표물을 유지(떠나는 것을 방지)합니다.
• 적군(때로는 아군)이 선박, 군사 기지 등으로 순간이동하는 것을 차단합니다.
• 독성 가스 및 증기와 같은 특정 물질이 공기 중으로 확산되는 것을 제한하는 장벽입니다. (이것은 종종 우주와 선박/우주 정거장 내부 사이에 장벽을 만드는 데 사용되는 기술 유형입니다.
• 화재 영역으로 공기(및 산소)의 흐름을 제한하는 화재 진압 수단 - 역장에 의해 폐쇄된 영역에서 사용 가능한 모든 산소(또는 기타 강력한 산화 가스)를 소비한 화재는 완전히 꺼집니다.
• 자연적 힘이나 인간이 만든(무기 포함) 힘으로부터 무언가를 보호하기 위한 방패입니다. 예를 들어 Star Control의 경우 어떤 상황에서는 역장이 전체 행성을 덮을 만큼 충분히 클 수 있습니다.
• 역장을 사용하여 임시 공간을 만들 수 있습니다. 거주 공간처음에는 그것을 사용하는 지적 생물이 생명에 부적합한 장소(예를 들어, 우주나 수중).
• 누군가 또는 사물을 포획할 올바른 방향으로 안내하기 위한 안전 조치입니다.
• 감옥의 문과 창살 대신.
• SF 시리즈 Star Trek: The Next Generation 섹션 우주선승무원이 역장을 활성화하여 물질이나 에너지가 통과하는 것을 방지할 수 있는 내부 역장 생성기가 있었습니다. 또한 선박 본체의 손상이나 국지적 파괴로 인한 감압을 방지하기 위해 우주의 진공 상태와 거주 가능한 대기를 분리하는 "창문"으로도 사용되었습니다.
• 역장은 표면을 완전히 덮을 수 있습니다. 인간의 몸외부 영향으로부터 보호하기 위해. 특히 Star Trek: The Animation Series, Federation 우주비행사들은 기계식 슈트 대신 에너지 필드 슈트를 사용합니다. 그리고 Stargate에는 개인 에너지 보호막이 나타납니다.

과학적 해석의 역장

노트

연결

• (한국어) 스타트렉 시리즈 세계관에 관한 위키인 Memory Alpha의 "Force Field" 기사
• (한국어) Stardestroyer.net 웹사이트의 "The Science of Fields" 기사
• (한국어) 정전기 "보이지 않는 벽" - 정전기 산업 심포지엄 메시지

문학

• 앤드류스, 다나 G.(2004-07-13). "성간 공간을 여행하는 동안 해야 할 일"(PDF) in 제40회 AIAA/ASME/SAE/ASEE 공동 추진 컨퍼런스 및 전시회.. AIAA 2004-3706. 2008년 12월 13일에 확인함.
• 마틴, A.R. (1978). “성간 물질에 의한 폭격과 그것이 차량에 미치는 영향, 프로젝트 다이달로스 최종 보고서.”

역장점에서 조건을 만족하는 물리적 공간이다. 기계 시스템이 공간에 위치하면 이 지점의 위치나 지점 및 시간의 위치(그러나 속도에는 영향을 미치지 않음)에 따라 힘이 작용합니다.

역장, 그 힘은 시간에 의존하지 않습니다. 변화 없는(힘장의 예로는 중력장, 정전기장, 탄성력장이 있습니다.).

잠재적 역장.

고정 역장~라고 불리는 잠재적인, 기계 시스템에 작용하는 현장력의 작업이 해당 점의 궤적 모양에 의존하지 않고 초기 및 최종 위치에 의해서만 결정되는 경우 이러한 힘을 잠재적 힘 또는 보존력이라고 합니다.

고유한 좌표 함수가 있는 경우 위 조건이 충족됨을 증명해 보겠습니다.

전계력 함수라고 하며, 임의의 점 M i (i=1, 2...n)의 좌표에 대한 부분 도함수는 투영과 같습니다. 해당 축에서 이 지점에 가해지는 힘, 즉

각 지점에 적용되는 기본적인 힘의 작용은 다음 공식으로 결정될 수 있습니다.

시스템의 모든 지점에 적용되는 기본 힘의 일은 다음과 같습니다.

우리가 얻는 공식을 사용하면 다음과 같습니다.

이 공식에서 볼 수 있듯이 잠재적 현장력의 기본 작업은 힘 함수의 총 미분과 동일합니다. 기계 시스템의 최종 변위에 대한 현장력의 작업은 다음과 같습니다.

즉, 전위장에서 기계 시스템의 점에 작용하는 힘의 작용은 시스템의 최종 위치와 초기 위치에서 힘 함수 값의 차이와 동일하며 모양에 의존하지 않습니다. 이 시스템 포인트의 궤적. 시스템의 위치이며 이 시스템 점의 궤적 모양에 의존하지 않습니다. 이로부터 힘 함수가 존재하는 힘 장은 실제로 다음과 같습니다. 잠재적인.

두 점 A와 B로 구성된 닫힌 시스템을 다시 생각해 보겠습니다. 뉴턴의 제1법칙에 따라 시스템에 점 B가 없고 점 A가 자유라면 관성 기준 시스템에 대한 점 A의 속도는 다음과 같습니다. 변하지 않고 우리는 그럴 것입니다.

그러나 점 A와 B의 상호 작용으로 인해 도함수는 0이 아닙니다. 위에서 언급했듯이 역학은 B점의 존재가 A점의 움직임에 영향을 미치는 이유에 대한 질문에 대답하지 않지만 그러한 영향이 발생한다는 사실에서 진행되며 이 영향의 결과를 벡터로 식별합니다. 점 A의 움직임에 대한 점 B의 영향을 힘이라고 하며, 점 B는 벡터로 표시되는 힘으로 점 A에 작용한다고 합니다.

일반적으로 뉴턴의 제2법칙이라고 불리는 것은 이러한 평등(“힘”이라는 용어 사용)입니다.

또한 동일한 지점 A가 여러 물질 객체와 상호 작용한다고 가정합니다. 이 물체들 각각이 존재한다면 그에 따라 힘의 출현을 야기할 것입니다. 이 경우 소위 힘 작용의 독립 원칙이 가정됩니다. 즉, 어떤 근원에 의해 발생하는 힘은 다른 근원에 의해 발생하는 힘의 존재에 의존하지 않습니다. 이것의 핵심은 동일한 점에 적용된 힘이 벡터 추가의 일반적인 규칙에 따라 추가될 수 있고 이렇게 얻은 힘이 원래 힘과 동일하다는 가정입니다. 힘 작용의 독립성을 가정함으로써, 물질적 지점에 적용되는 많은 영향은 각각 하나의 힘으로 표현되는 하나의 작용으로 대체될 수 있으며, 이는 모든 작용하는 힘의 벡터를 기하학적으로 합산하여 얻습니다.

힘은 물질적 물체의 상호 작용의 결과입니다. 이는 점 B의 존재로 인해 반대로 점 A의 존재로 인해 발생함을 의미합니다. 힘 간의 관계는 뉴턴의 세 번째 가정(법칙)에 의해 설정됩니다. 이 가정에 따르면 물질적 물체 사이의 상호 작용 중에 힘과 크기가 동일하고 동일한 직선을 따라 작용하지만 반대편으로 향합니다. 이 법칙은 때때로 다음과 같이 간략하게 공식화됩니다. "모든 행동은 그 반응과 동일하고 반대입니다."

이 진술은 새로운 가정입니다. 이는 이전의 초기 가정에서 어떤 식으로든 발생하지 않으며 일반적으로 역학은 이 가정 없이 또는 다른 공식을 사용하여 구성될 수 있습니다.

중요한 점 시스템을 고려할 때 고려 중인 시스템 점에 작용하는 모든 힘을 두 클래스로 나누는 것이 편리합니다. 첫 번째 클래스에는 다음과 같은 물질 점의 상호 작용으로 인해 발생하는 힘이 포함됩니다. 이 시스템. 이런 종류의 힘을 내부 힘이라고 합니다. 이 시스템에 포함되지 않은 다른 물질적 대상을 고려하여 시스템의 물질적 지점에 대한 영향으로 인해 발생하는 힘을 외부라고 합니다.

2. 무력의 작용.

스칼라 곱 은 재료 점이 궤적을 따라 변위될 때 반경 벡터의 미소한 증가분이며 기본 힘 작업이라고 하며 표시됩니다. 시스템의 한 지점에 작용하는 모든 힘의 기본 작업의 합을 시스템 힘의 기본 작업이라고 하며 다음과 같이 표시됩니다.

표현하다 내적좌표축의 요인 투영을 통해 우리는 다음을 얻습니다.

(18)

힘과 좌표 증분의 투영이 동일한 스칼라 매개변수(예: 시간 t를 통해 또는 한 점으로 구성된 시스템의 경우 기본 변위를 통해)를 통해 표현되는 경우 등식의 오른쪽에 있는 수량( 17)과 (18)은 이 매개변수에 미분을 곱한 함수로 표현될 수 있으며, 이 매개변수에 대해 적분될 수 있습니다. 예를 들어 에서 까지 범위의 t에 대해 적분할 수 있습니다. 통합의 결과는 각각 시간에 따른 시스템의 총 힘 작업과 총 힘 작업으로 표시되고 불립니다.

초등학생을 계산할 때 전체 작업시스템의 모든 힘 중에서 외부 및 내부의 모든 힘을 고려해야 합니다. 내부 힘이 쌍으로 동일하고 반대 방향이라는 사실은 중요하지 않은 것으로 나타났습니다. 작업을 계산할 때 점의 변위도 중요한 역할을 하고 따라서 일반적으로 말하면 내부 힘의 작업은 0과 다르기 때문입니다.

등식 (17)과 (18)의 우변에 있는 양이 총 미분으로 표현될 수 있는 특별한 경우를 고려해 보겠습니다.

이 경우 위에 소개된 표기법과 정의를 받아들이는 것도 당연합니다.

등식 (21)과 (22)로부터 기본 작업이 일부 함수 Ф의 전체 미분인 경우 유한 간격에 대한 작업은 시작과 끝의 Ф 값에만 의존합니다. 이 간격의 Ф 중간 값, 즉 움직임이 어떻게 발생했는지에 의존하지 않습니다.

3. 역장.

역학의 많은 문제에서 우리는 고려 중인 지점의 위치(그리고 아마도 시간에 따라)에 의존하고 속도에는 의존하지 않는 힘을 처리해야 하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 힘은 상호 작용하는 점 사이의 거리에 따라 달라질 수 있습니다. 기술적 문제에서 스프링에 의해 발생하는 힘은 스프링의 변형, 즉 고려 중인 점이나 몸체의 공간 내 위치에 따라 달라집니다.

먼저 한 점의 움직임을 연구하여 점의 위치에 따라 하나의 힘만 고려하는 경우를 고려해 보겠습니다. 이러한 경우 힘 벡터는 충격이 가해지는 지점이 아니라 공간의 지점과 연관됩니다. 일부 관성 기준계에 정의된 공간의 각 지점에는 재료 지점이 공간의 이 지점에 배치된 경우 물질 지점에 작용할 힘을 나타내는 넥터가 연관되어 있다고 가정됩니다. 따라서 일반적으로 공간은 모든 곳에서 벡터로 "채워진다"고 간주됩니다. 이 벡터 집합을 역장(force field)이라고 합니다.

문제의 힘이 명시적으로 시간에 의존하지 않는 경우 역장은 고정되어 있다고 합니다. 그렇지 않은 경우 역장은 비정상이라고 합니다.

x, y에 대한 힘 F의 투영과 관련하여 이 함수의 부분 도함수가 동일한 점(및 아마도 시간) 좌표의 스칼라 함수가 있는 경우 필드를 전위라고 합니다. 및 z 축은 각각 다음과 같습니다.

힘 F가 공간의 한 점, 즉 좌표 및 아마도 시간의 함수이기 때문에 그 투영도 변수의 함수입니다.

이 기능이 존재하는 경우 강제 기능이라고 합니다. 물론 모든 역장에 대해 힘 함수가 존재하는 것은 아니며 그 존재 조건, 즉 해당 장이 잠재적이라는 사실의 조건은 수학 과정에서 설명되지 않고 등식에 의해 결정됩니다.

N개의 상호 작용 지점의 움직임을 연구할 때 해당 지점에 작용하는 N개의 힘의 존재를 고려해야 합니다. 이 경우 점 좌표의 차원 공간이 도입됩니다. 이 공간에 점을 지정하면 연구 중인 시스템의 모든 N개 재료 점의 위치가 결정됩니다. 다음으로 좌표가 포함된 -차원 벡터를 고려하는데, 일반적으로 -차원 공간은 모든 곳에서 이러한 벡터로 빽빽하게 채워져 있다고 가정합니다. 그런 다음 이 차원 공간에서 점을 지정하면 원래 참조 시스템을 기준으로 모든 재료 점의 위치뿐만 아니라 시스템의 재료 점에 작용하는 모든 힘도 결정됩니다. 모든 좌표의 힘 함수 Ф가 다음과 같은 경우 이러한 차원 힘 필드를 전위라고 합니다.

힘이 두 항의 합으로 표현될 수 있다면

항이 관계(24)를 만족시키지만 항이 이를 만족시키지 않는 경우 이를 잠재적, 비잠재력이라고 합니다.

시간에 명시적으로 의존하지 않는 힘 함수가 있고(힘 필드는 고정되어 있음) 점에 작용하는 모든 힘이 관계를 충족하는 경우 재료 점 시스템을 보수적이라고 합니다(24).

보수적 시스템 세력의 기본 작업

인자 벡터의 투영을 통해 스칼라 곱을 표현하는 다른 형식으로 표현하는 것이 편리합니다(공식 (18)). 힘 함수 Ф의 존재를 고려하면 (23)에 의해 우리는 다음을 얻습니다.

즉, 기본 일은 힘 함수의 총 미분과 같습니다.

따라서 보수적 시스템을 움직일 때 기본 작업은 일부 기능의 전체 미분으로 표현되므로

초표면

평평한 표면이라고 합니다.

식 (26)에서 기호 및 는 동작의 시작과 끝 순간의 Ф 값을 의미합니다. 따라서 시스템의 모든 움직임에 대해 시작은 레벨 표면에 위치한 지점에 해당합니다.

끝은 레벨 표면의 한 지점입니다.

작업은 공식 (26)을 사용하여 계산됩니다. 결과적으로 보수적 시스템이 움직일 때 작업은 경로에 의존하지 않고 단지 움직임이 시작되고 끝나는 표면에만 의존합니다. 특히, 동일한 평면에서 움직임이 시작되고 끝나는 경우 작업은 0입니다.

"장"이라는 개념은 물리학에서 매우 자주 접하게 됩니다. 공식적인 관점에서 필드 정의는 다음과 같이 공식화될 수 있습니다. 공간의 각 지점에 특정 양(스칼라 또는 벡터)의 값이 주어지면 이 양의 스칼라 또는 벡터 장이 각각 주어진다고 말합니다. .

보다 구체적으로 다음과 같이 말할 수 있다. 공간의 모든 지점에 있는 입자가 다른 물체의 영향에 노출되면 그것은 힘의 장에 있거나 역장 .

역장(Force Field)이라고 불리는 본부, 어떤 지점에서 힘의 방향이 고정된 중심을 통과하고 힘의 크기는 이 중심까지의 거리에만 의존하는 경우.

역장(Force Field)이라고 불리는 동종의, 필드의 모든 지점에 있는 경우 힘, 입자에 작용, 크기와 방향이 동일하다.

변화 없는~라고 불리는 시불변 필드.

필드가 정지된 경우, 그렇다면 그럴 수도 있겠네요 직업 일부 입자에 대한 전계 강도 경로의 모양에 의존하지 않음 , 입자가 이동하는 것과 입자의 초기 위치와 최종 위치를 지정하여 완전히 결정됩니다. . 현장 강점이 속성을 갖는 것을 호출합니다. 보수적인. (정당의 정치적 성향과 혼동하지 마세요...)

보수세력의 가장 중요한 재산은 그들의 작업이 임의의닫힌 경로는 0입니다.. 실제로 닫힌 경로는 항상 두 점에 의해 섹션 I과 섹션 II라는 두 섹션으로 임의로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 구간을 한 방향으로 따라 이동하면 작업이 완료됩니다. . 동일한 섹션을 반대 방향으로 이동할 때 작업이 완료됩니다. 작업 공식(3.7)에서 각 이동 요소는 반대 기호로 대체됩니다. 따라서 적분은 전체적으로 부호가 반대 방향으로 변경됩니다.

그런 다음 닫힌 경로에서 작업하십시오.

보수력의 정의에 따르면 그들의 작업은 궤적의 모양에 의존하지 않으므로 . 따라서

그 반대도 마찬가지입니다. 닫힌 경로에서의 작업이 0이면 현장 인력은 보수적입니다. . 두 기능 모두 보존력을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

지구 표면 근처에서 중력이 한 일은 다음 공식으로 구됩니다. A=mg(h1-h2)그리고 분명히 경로의 모양에 의존하지 않습니다. 따라서 중력은 보수적인 것으로 간주될 수 있습니다. 이는 다음과 같은 사실의 결과입니다. 실험실 내의 중력장은 매우 높은 정확도로 균질하다고 간주될 수 있습니다.동일한 속성을 가짐 모든 균일한 고정 필드, 즉 그러한 분야의 힘은 보수적이다. 예를 들어, 보존력의 장이기도 한 플랫 커패시터의 정전기장을 떠올릴 수 있습니다.

중앙 야전군또한 보수적인. 실제로 변위에 대한 그들의 작업은 다음과 같이 계산됩니다.

역장

특정 크기와 방향의 힘이 이 지점의 좌표에 따라, 때로는 시간에 따라 거기에 배치된 입자에 작용하는 각 지점의 공간 부분입니다. 첫 번째 경우 역장은 고정식이라고 하고 두 번째 경우에는 비고정식이라고 합니다.

역장

각 지점에서 특정 크기와 방향의 힘이 이 지점의 x, y, z 좌표 또는 좌표에 따라 그곳에 배치된 물질 입자에 작용하는 공간의 일부(제한적 또는 무제한) x, y, z 및 시간 t. 첫 번째 경우에는 정지 과정을 정지(stationary)라고 하고, 두 번째 경우에는 비정상(non-stationary)이라고 합니다. 선형 경로의 모든 지점에서 힘이 동일한 값을 갖는 경우, 즉 좌표나 시간에 의존하지 않는 경우 선형 운동을 균질하다고 합니다. 움직이는 물질 입자에 작용하는 장력의 작용이 입자의 초기 및 최종 위치에만 의존하고 궤적 유형에 의존하지 않는 공간을 전위라고합니다. 이 작업은 입자 P(x, y, z)의 위치 에너지를 통해 A = P(x1, y1, z) 등식으로 표현될 수 있습니다.

≒ P(x2, y2, z

여기서 x1, y1, z1 및 x2, y2, z2는 각각 입자의 초기 위치와 최종 위치의 좌표입니다. 입자가 장력의 영향을 받아 잠재적 공간에서 움직일 때 기계적 에너지 보존 법칙이 발생하여 입자 속도와 장에서의 위치 사이의 관계를 설정할 수 있습니다.

잠재적 중력장의 예: P = mgz인 균일한 중력장, 여기서 m ≒ 입자 질량, g ≒ 중력 가속도(z 축은 수직으로 위쪽을 향함) P = fm/r인 뉴턴 중력장. 여기서 r ≒ 무게 중심에서 입자까지의 거리, f ≒ 주어진 필드에 대한 계수 상수입니다.

기술적으로 뛰어난 점:

• 고정 역장, 크기와 방향은 공간의 한 점(x, y, z 좌표)에만 의존할 수 있습니다.
• 비고정 역장, 또한 시간 t의 순간에 따라 다릅니다.

• 균일한 역장, 시험 입자에 작용하는 힘은 공간의 모든 지점에서 동일하며

• 불균일한 역장, 이 속성이 없습니다.

연구하기 가장 간단한 것은 고정된 균질 역장이지만 가장 일반적인 경우도 아닙니다.

역장

역장은 다음과 같은 의미로 사용되는 다의미적 용어입니다.

• 역장- 물리학에서의 힘의 벡터장;
• 역장- 일종의 보이지 않는 장벽으로, 주요 기능은 외부 또는 내부 침투로부터 특정 영역이나 대상을 보호하는 것입니다.

역장(판타지)

역장또는 파워 쉴드또는 보호막- 판타지 및 공상 과학 문학뿐만 아니라 판타지 장르의 문학에서 널리 사용되는 용어로, 눈에 보이지 않는 장벽을 나타내며 주요 기능은 외부 또는 내부 침투로부터 일부 영역이나 목표를 보호하는 것입니다. 이 아이디어는 벡터장의 개념을 기반으로 할 수 있습니다. 물리학에서 이 용어는 몇 가지 구체적인 의미를 갖습니다(힘장 참조).