Силы при деформации тела.

[Solaris86]

Вопрос такой: не могу понять причины изменения сил, происходящих при деформации. Рассмотрим для примера условное тело, состоящее из двух частиц. Они находятся на определенном расстоянии друг от друга. На этом расстоянии некие силы притяжения равны по модулю неким силам отталкивания. При попытке увеличить расстояние между частицами силы отталкивания станут меньше, а силы притяжения больше, благодаря этому частицы вернутся на прежнее расстояние, пока силы снова не станут равными. Аналогичная картина при уменьшении расстояния между частицами. Что не ясно: утверждается, что силы эти имеют электромагнитное происхождение, то есть, насколько я понимаю в этих сила участвую только электроны и протоны.
1. Силы притяжения:
1) электрического притяжения: электроны одного атома к протонам второго атома
2) магнитного притяжения: электроны одного атома к электронам второго атома в случае сонаправленных микротоков; токи, создаваемые протонами за счёт колебаний ядра, не вносят вклад (верно?)
2. Силы отталкивания:
1) электрического отталкивания: электроны одного атома от электронов второго атома, протоны одного атома от протонов второго атома
2) магнитного отталкивания: электроны одного атома к электронам второго атома в случае протовоположно направленных микротоков; токи, создаваемые протонами за счёт колебаний ядра, не вносят вклад (верно?)
Электрические силы обратно пропорциональный квадрату расстояния, а магнитные силы - расстоянию: при уменьшении расстояния увеличиваются, при увеличении - уменьшаются.
С этой логикой еще более или менее понятно, почему частицы хотят разойтись при насильном сближении, но совершенно непонятно, почему они хотят сойтись при насильном отдалении...
Помогите разобраться.

[wrest]

Solaris86 в сообщении #1299027 писал(а):

2. Силы отталкивания:
1) электрического отталкивания:

Отталкивание имеет немного другую природу и связано с так называемым "принципом запрета Паули".
В силу разной природы сил, зависимость сил притяжения и отталкивания от расстояния различна: на "больших" расстояниях сильнее притяжение, на "малых" -- сильнее отталкивание.

-- 22.03.2018, 13:49 --

Solaris86 в сообщении #1299027 писал(а):

1. Силы притяжения:
1) электрического притяжения: электроны одного атома к протонам второго атома

Здесь тоже есть некоторая неточность: притяжение не межатомное, а скорее межмолекулярное. Разница в том, что молекулы представляют из себя что-то вроде диполей, которые и притягиваются.

[Solaris86]

wrest в сообщении #1299029 писал(а):

В силу разной природы сил, зависимость сил притяжения и отталкивания от расстояния различна: на "больших" расстояниях сильнее притяжение, на "малых" -- сильнее отталкивание.

Вот это и неясно. Вы не могли бы чуть подробнее про это?

[wrest]

Solaris86 в сообщении #1299078 писал(а):

Вот это и неясно. Вы не могли бы чуть подробнее про это?

Тут такой раздел (ПРР), что лучше оставим это специалистам. :)

[Munin]

wrest слышал звон, и спешит повторить его, не зная смысла слов.

Solaris86 в сообщении #1299027 писал(а):

Рассмотрим для примера условное тело, состоящее из двух частиц. Они находятся на определенном расстоянии друг от друга. На этом расстоянии некие силы притяжения равны по модулю неким силам отталкивания. При попытке увеличить расстояние между частицами силы отталкивания станут меньше, а силы притяжения больше, благодаря этому частицы вернутся на прежнее расстояние, пока силы снова не станут равными. Аналогичная картина при уменьшении расстояния между частицами. Что не ясно: утверждается, что силы эти имеют электромагнитное происхождение, то есть, насколько я понимаю в этих сила участвую только электроны и протоны.

Это "утверждается" в популярных и не сильно научных источниках.

Более точное утверждение такое: эти силы имеют электромагнитное происхождение, с учётом квантовой механики.

В этих силах участвуют только электроны и протоны (точнее, ядра атомов), но электроны и ядра - микрочастицы, и на них действует квантовая механика. А она сильно меняет вот это место рассуждений:

Solaris86 в сообщении #1299027 писал(а):

Электрические силы обратно пропорциональный квадрату расстояния

На самом деле, происходит другое. В зависимости от расстояния, получаются такие силы:

(картинка из Ландау, Лифшиц 3. Квантовая механика. Глава 11. Двухатомная молекула.) Нас интересует нижний график.

Откуда образуется такая форма графика? Она образуется из энергетических уровней электронов. А энергетические уровни электронов образуются из:
- электрического притяжения электронов к протонам, и электрического отталкивания электронов друг от друга, и протонов друг от друга;
- симметрии волновой функции (которая приводит в частности к "запрету Паули", но сама по себе более сложное явление);
- и при этих условиях - решения уравнения Шрёдингера для этих электронов.

Можно обсуждать, где, в какой части графика, какие факторы играют бо́льшую и меньшую роль. Но это довольно сложно, и этому посвящены разделы учебников квантовой механики. Там есть много вариантов в зависимости от конкретной молекулы, от рассматриваемых уровней, и так далее. Никогда не возникает таких простых схем, как по словам wrest.

[wrest]

(Solaris86)

Solaris86
Сочувствую вам. Из Munin больше чем "все зависит от всего, читайте ЛЛ там все есть" вряд ли выжмете, надеюсь что найдутся специалисты которые попробуют объяснить понятней.

[Metford]

Solaris86
Конечно, тему, как Вы её заявили в названии, я сначала воспринял как нечто другое, чем то, к чему она свелась.
Если Вы хотите говорить о простой модели двух частиц, то, наверное, разобрать пример иона $H_2^+$ будет полезно. Он подробно рассматривается у Фейнмана в 8 томе его лекций (глава 8, параграф 1) - правда, придётся для понимания прочитать и первые главы - но оно того стоит. Там показывается, как квантовомеханические эффекты приводят к притяжению или отталкиванию протонов в ионе. Причём делается это в т.н. модели двухуровневой системы, которая в квантовой механике встречается сплошь и рядом. Дополнительно к этому взаимодействию есть ещё электростатическое отталкивание протонов, добавляющее потенциальный барьер - отталкивание на малых расстояниях в любом случае.

Если же говорить о деформациях, как заявлено в заголовке, то это уже нужно вторгаться в физику твёрдого тела, так как Вы хотите разобраться именно в деталях взаимодействия. А физика твёрдого тела вообще в отрыве от квантовой теории не излагается, и на пальцах там объяснения давать намного сложнее, если вообще возможно. Так скорее запутать можно. Поэтому лучше начните с того примера, о котором речь уже идёт в теме.

[Munin]

wrest в сообщении #1299097 писал(а):

надеюсь что найдутся специалисты которые попробуют объяснить понятней.

Есть на свете достаточно сложные вещи, которые можно объяснить понятно, но очень долго и трудоёмко.

И есть люди, которые не понимают и не верят в существование сложных вещей.

-- 22.03.2018 20:47:14 --

Metford в сообщении #1299102 писал(а):

Если Вы хотите говорить о простой модели двух частиц, то, наверное, разобрать пример иона $H_2^+$ будет полезно.

Ровно приведённый график.