Сила. Види сил. Додавання сил.

Прискорення будь-якого тіла завжди зумовлюється дією на нього іншого тіла — того, з яким воно взаємодіє, тобто причиною прискорення є взаємодія тіл.

Фізичну величину, за допомогою якої кількісно описують взаємодію тіл, називають силою.

Отже,

Cила — це міра взаємодії тіл.

Усі механічні явища можна пояснити дією трьох видів сил: сил пружності, сил тяжіння і сил тертя.

Сила пружності — це сила, що виникає в процесі деформації тіла, тобто внаслідок зміни його форми або розмірів.

Силу, з якою Земля притягує тіло, називають силою тяжіння. Сила тяжіння є окремим випадком сил всесвітнього тяжіння.

Сили тертя ковзання діють між стичними тілами, що рухаються відносно одне одного.

Кожна сила характеризується: числовим значенням (модулем); напрямком; точкою прикладання.

На кресленнях сили, як і інші векторні величини, позначають стрілками. Початок стрілки збігається з точкою прикладання сили, напрямок стрілки вказує напрямок сили, а довжина стрілки пропорційна модулю сили.

Тіло може взаємодіяти не з одним, а з кількома тілами, отже, на нього діють кілька сил. Як показують досліди, у цьому випадку сили не заважають одна одній: результат дії кожної з них не залежить від результату дії інших. З цієї причини сили, прикладені до тіла, можна замінити однією силою, яку називають рівнодійною цих сил.

Визначення рівнодійної кількох сил називають додаванням цих сил. Оскільки сили є векторними величинами, їх складають за правилом додавання векторів. Розглянемо спочатку додавання двох сил, що діють уздовж однієї прямої.

Якщо дві сили спрямовані однаково, їх рівнодійна спрямована так само, а модуль рівнодійної дорівнює сумі модулів сил-доданків.

Якщо дві не однакові за модулем сили спрямовані протилежно, їх рівнодійна спрямована як більша з цих сил, а модуль рівнодійної дорівнює різниці модулів сил-доданків.

Якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, говорять, що ці сили зрівноважують (компенсують) одна одну. Зрівноважувати одна одну можуть також сили, що діють на тіло, яке рухається. У такому випадку швидкість цього тіла залишається незмінною (за модулем і напрямком).

Якщо сили спрямовані під кутом одна до одної, то їх рівнодійну обчислюють, використовуючи додавання векторів за «правилом паралелограма».

4. Маса тіл. Другий закон Ньютона.

Вивчимо за допомогою досліду, як рухається тіло, якщо на нього діє лише одна постійна сила, а дії інших сил скомпенсовані. Для дослідів можна скористатися візком, що котиться по столу практично без тертя.

Вимірюючи шляхи, які проходить візок за різні проміжки часу, можна помітити, що шлях пропорційний квадрату часу руху, тобто візок рухається рівноприскорено.

Під дією постійної сили тіло рухається з постійним прискоренням.

Якщо збільшувати силу, що розганяє візок, то можна переконатися в тому, що прискорення візка також збільшується.

Модуль прискорення прямо пропорційний модулю сили, що діє на тіло. Напрямок прискорення тіла збігається з напрямком сили, яка діє на це тіл.

Досліди показують, що візок із важками під дією тієї самої сили набуває меншого прискорення, ніж порожній. Ця відмінність зумовлена властивістю тіла, що називається інертністю.

Інертність — це властивість, яка полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього певного іншого тіла тривала якийсь час. Чим довший цей час, тим більш інертним є тіло.

Чим більша інертність тіла, тим більшу силу потрібно прикласти до цього тіла, щоб надати йому певного прискорення.

Мірою інертності тіла є маса.

Одиницею маси в СІ є кілограм (кг).

Необхідно звернути увагу на те, що інертність — це властивість тіла.

Досліди показують, що в разі взаємодії двох тіл тіло з більшою масою отримує менше прискорення. Тому маси m₁ й m₂ двох тіл можна порівнювати, порівнюючи прискорення цих тіл: ;

Якщо маси двох тіл у процесі їх взаємодії можна порівнювати, то масу будь-якого тіла можна й виміряти, порівнявши його масу з еталоном масою 1 кг. Утім, на практиці масу тіла вимірюють набагато простіше — за допомогою зважування.

Співвідношення між рівнодійною всіх сил, що діють на тіло, масою тіла та його прискоренням було сформульовано Ньютоном як другий із трьох основних законів динаміки:

Рівнодійна F усіх сил, прикладених до тіла, дорівнює добутку маси тіла на його прискорення: ;

Щоб відзначити, що причиною прискорення є сила, другий закон Ньютона записують іноді в такому вигляді: ;

Одиницю вимірювання сили в системі СІ визначають на основі другого закону Ньютона. Одиниця вимірювання сили називається ньютон (Н) і визначається так:

сила в 1 ньютон надає тілу масою 1 кг прискорення 1 м/с2.

Отже: ;

Приклади прояву другого закону Ньютона трапляються на кожному кроці. Електровоз розганяє потяг із тим меншим прискоренням, чим більша загальна маса потяга. Відштовхуючи з однаковою силою від берега порожній і важко навантажений човен, можна змусити перший із них рухатися з більшим прискоренням, ніж другий. Як приклад застосування другого закону Ньютона можна розглянути вимірювання маси тіла за допомогою зважування. Прикладом прояву другого закону Ньютона в природі може бути сила, що діє на нашу планету з боку Сонця тощо.

5. Третій закон Ньютона.

Другий закон Ньютона встановлює залежність прискорення одного з тіл, що взаємодіють, від його маси та сили, яка діє на нього. Однак у результаті взаємодії кожне тіло отримує прискорення, а отже, на кожне з тіл, що взаємодіють, діє сила. Досліди показують, що в усіх видах взаємодій прискорення тіл, які взаємодіють, обернено пропорційні масам цих тіл: ;

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Перший закон Ньютона.	\|	Вага і невагомість.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.