Konieczne jest poznanie punktu przyłożenia i kierunku każdej siły. Ważne jest, aby móc określić, jakie siły działają na ciało i w jakim kierunku. Siłę oznacza się jako , mierzoną w Newtonach. Aby rozróżnić siły, oznacza się je w następujący sposób

Poniżej znajdują się główne siły działające w przyrodzie. Nie wymyślaj istniejące siły przy rozwiązywaniu problemów jest to niemożliwe!

W naturze istnieje wiele sił. Rozważamy tutaj siły, które są uwzględniane na szkolnym kursie fizyki podczas studiowania dynamiki. Wspomina się także o innych siłach, które zostaną omówione w innych rozdziałach.

Powaga

Każde ciało na planecie podlega wpływowi grawitacji Ziemi. Siłę, z jaką Ziemia przyciąga każde ciało, określa wzór

Punkt przyłożenia znajduje się w środku ciężkości ciała. Powaga zawsze skierowane pionowo w dół.

Siła tarcia

Zapoznajmy się z siłą tarcia. Siła ta występuje, gdy ciała się poruszają i stykają się dwie powierzchnie. Siła wynika z faktu, że powierzchnie oglądane pod mikroskopem nie są tak gładkie, jak się wydają. Siłę tarcia określa się ze wzoru:

Siła jest przykładana w punkcie styku dwóch powierzchni. Skierowany w kierunku przeciwnym do ruchu.

Siła reakcji podłoża

Wyobraźmy sobie bardzo ciężki przedmiot leżący na stole. Stół ugina się pod ciężarem przedmiotu. Ale zgodnie z trzecim prawem Newtona stół działa na przedmiot z dokładnie taką samą siłą, jak przedmiot na stole. Siła jest skierowana przeciwnie do siły, z jaką przedmiot naciska na stół. To znaczy w górę. Siła ta nazywana jest reakcją podłoża. Imię siły „mówi” wsparcie reaguje. Siła ta występuje zawsze, gdy następuje uderzenie w podporę. Charakter jego występowania na poziomie molekularnym. Obiekt zdawał się deformować zwykłe położenie i połączenia cząsteczek (wewnątrz stołu), one z kolei starają się powrócić do swojego pierwotnego stanu, „stawiać opór”.

Absolutnie każde ciało, nawet bardzo lekkie (np. leżący na stole ołówek), deformuje podporę na poziomie mikro. Dlatego zachodzi reakcja podłoża.

Nie ma specjalnego wzoru na znalezienie tej siły. Jest ona oznaczona literą , ale ta moc jest po prostu odrębne gatunki siła sprężystości, więc można ją oznaczyć jako

Siła przykładana jest w miejscu kontaktu obiektu z podporą. Skierowany prostopadle do podpory.

Ponieważ ciało jest reprezentowane jako punkt materialny, siłę można przedstawić od środka

Siła sprężystości

Siła ta powstaje w wyniku odkształcenia (zmiany stanu początkowego substancji). Na przykład, rozciągając sprężynę, zwiększamy odległość między cząsteczkami materiału sprężyny. Kiedy ściskamy sprężynę, zmniejszamy ją. Kiedy skręcamy lub przesuwamy. We wszystkich tych przykładach pojawia się siła zapobiegająca odkształceniu – siła sprężystości.

Prawo Hooke’a

Siła sprężystości jest skierowana przeciwnie do odkształcenia.

Ponieważ ciało jest reprezentowane jako punkt materialny, siłę można przedstawić od środka

Na przykład podczas łączenia szeregowego sprężyn sztywność oblicza się za pomocą wzoru

Na połączenie równoległe sztywność

Próbka sztywności. Moduł Younga.

Moduł Younga charakteryzuje właściwości sprężyste substancji. Jest to stała wartość, która zależy tylko od materiału, jego stan fizyczny. Charakteryzuje odporność materiału na odkształcenia rozciągające lub ściskające. Wartość modułu Younga jest tabelaryczna.

Przeczytaj więcej o właściwościach ciał stałych.

Masa ciała

Masa ciała to siła, z jaką obiekt działa na podporę. Mówisz, że to siła grawitacji! Zamieszanie następuje w następujący sposób: rzeczywiście często ciężar ciała jest równy sile grawitacji, ale siły te są zupełnie inne. Grawitacja to siła powstająca w wyniku oddziaływania z Ziemią. Waga jest wynikiem interakcji ze wsparciem. Siła ciężkości przykładana jest w środku ciężkości obiektu, natomiast ciężar to siła przykładana do podpory (nie do obiektu)!

Nie ma wzoru na określenie wagi. Siła ta jest oznaczona literą.

Siła reakcji podpory lub siła sprężystości powstaje w odpowiedzi na uderzenie obiektu w zawieszenie lub podporę, dlatego ciężar ciała jest zawsze liczbowo równy sile sprężystości, ale ma przeciwny kierunek.

Siła reakcji podpory i ciężar są siłami tej samej natury; zgodnie z III zasadą Newtona są one równe i przeciwnie skierowane. Ciężar to siła działająca na podporę, a nie na ciało. Na ciało działa siła ciężkości.

Masa ciała może nie być równa grawitacji. Może być mniej więcej, a może to kwestia wagi równy zeru. Ten stan nazywa się nieważkość. Nieważkość to stan, w którym obiekt nie oddziałuje z podporą, na przykład stan lotu: jest grawitacja, ale ciężar wynosi zero!

Kierunek przyspieszenia można określić, jeśli określi się, gdzie skierowana jest siła wypadkowa

Należy pamiętać, że ciężar to siła mierzona w Newtonach. Jak poprawnie odpowiedzieć na pytanie: „Ile ważysz”? Odpowiadamy 50 kg, nie podając naszej wagi, ale naszą masę! W tym przykładzie nasza waga jest równa grawitacji, czyli około 500N!

Przeciążać- stosunek ciężaru do grawitacji

Siła Archimedesa

Siła powstaje w wyniku oddziaływania ciała z cieczą (gazem), gdy jest ono zanurzone w cieczy (lub gazie). Siła ta wypycha ciało z wody (gazu). Dlatego jest skierowany pionowo w górę (wypycha). Określone według wzoru:

W powietrzu zaniedbujemy moc Archimedesa.

Jeśli siła Archimedesa jest równa sile grawitacji, ciało unosi się na wodzie. Jeśli siła Archimedesa jest większa, wówczas unosi się na powierzchnię cieczy; jeśli jest mniejsza, opada.

Siły elektryczne

Istnieją siły pochodzenia elektrycznego. Zachodzi w obecności ładunku elektrycznego. Siły te, takie jak siła Coulomba, siła Ampera, siła Lorentza, zostały szczegółowo omówione w rozdziale Elektryczność.

Schematyczne oznaczenie sił działających na ciało

Często ciało modeluje się jako punkt materialny. Dlatego na schematach różne punkty aplikacje są przenoszone w jeden punkt - do środka, a korpus jest przedstawiony schematycznie w okręgu lub prostokącie.

Aby poprawnie wyznaczyć siły, należy wymienić wszystkie ciała, z którymi oddziałuje badane ciało. Określ, co dzieje się w wyniku interakcji z każdym z nich: tarcie, deformacja, przyciąganie, a może odpychanie. Określ rodzaj siły i poprawnie wskaż jej kierunek. Uwaga! Ilość sił będzie się pokrywać z liczbą ciał, z którymi zachodzi interakcja.

Najważniejszą rzeczą do zapamiętania

Siły tarcia

Istnieje tarcie zewnętrzne (suche) i wewnętrzne (lepkie). Tarcie zewnętrzne występuje pomiędzy stykającymi się powierzchniami stałymi, tarcie wewnętrzne występuje pomiędzy warstwami cieczy lub gazu podczas ich względnego ruchu. Wyróżnia się trzy rodzaje tarcia zewnętrznego: tarcie statyczne, tarcie ślizgowe i tarcie toczne.

Tarcie toczne określa się ze wzoru

Siła oporu występuje, gdy ciało porusza się w cieczy lub gazie. Wielkość siły oporu zależy od wielkości i kształtu ciała, prędkości jego ruchu oraz właściwości cieczy lub gazu. Przy małych prędkościach ruchu siła oporu jest proporcjonalna do prędkości ciała

Przy dużych prędkościach jest ona proporcjonalna do kwadratu prędkości

Związek pomiędzy grawitacją, prawem grawitacji i przyspieszeniem grawitacyjnym

Rozważmy wzajemne przyciąganie obiektu i Ziemi. Pomiędzy nimi, zgodnie z prawem grawitacji, powstaje siła Porównajmy teraz prawo grawitacji i siłę grawitacji

Wielkość przyspieszenia grawitacyjnego zależy od masy Ziemi i jej promienia! Można zatem obliczyć, z jakim przyspieszeniem obiekty spadną na Księżyc lub inną planetę, wykorzystując masę i promień tej planety.

Odległość od środka Ziemi do biegunów jest mniejsza niż do równika. Dlatego przyspieszenie grawitacyjne na równiku jest nieco mniejsze niż na biegunach. Jednocześnie należy zauważyć, że główną przyczyną zależności przyspieszenia ziemskiego od szerokości geograficznej obszaru jest fakt obrotu Ziemi wokół własnej osi.

W miarę oddalania się od powierzchni Ziemi siła grawitacji i przyspieszenie grawitacyjne zmieniają się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości do środka Ziemi.

| Dowiedzmy się, ile rodzajów sił istnieje w przyrodzie.

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że podjęliśmy się zadania niemożliwego i nierozwiązywalnego: na Ziemi i poza nią istnieje nieskończona liczba ciał. Oddziałują na siebie na różne sposoby. I tak na przykład kamień spada na Ziemię; lokomotywa elektryczna ciągnie pociąg; stopa piłkarza uderza piłkę; patyk ebonitowy wcierany w futro przyciąga lekkie kawałki papieru (ryc. 3.1, a); magnes przyciąga opiłki żelaza (ryc. 3.1, b), przewodnik przewodzący prąd obraca igłę kompasu (ryc. 3.1, c); Księżyc i Ziemia oddziałują na siebie i razem oddziałują ze Słońcem i układami gwiazdowymi; itd. itd. Takim przykładom nie ma końca. Wydaje się, że w przyrodzie istnieje nieskończona ilość interakcji (sił).
Cztery rodzaje sił
W bezgranicznych przestrzeniach Wszechświata, na naszej planecie, w jakiejkolwiek substancji, w organizmach żywych, w atomach, w jądrach atomowych i na świecie cząstki elementarne spotykamy przejawy tylko czterech rodzajów sił: grawitacyjnych, elektromagnetycznych, silnych (jądrowych) i słabych.
Siły grawitacyjne, czyli siły powszechnej grawitacji, działają pomiędzy wszystkimi ciałami - wszystkie ciała przyciągają się do siebie. Ale to przyciąganie jest znaczące tylko wtedy, gdy przynajmniej jedno z oddziałujących ciał jest tak duże jak Ziemia lub Księżyc. W przeciwnym razie siły te są tak małe, że można je pominąć.
Siły elektromagnetyczne działają pomiędzy cząstkami posiadającymi ładunki elektryczne. Ich zakres działania jest szczególnie szeroki i zróżnicowany. W atomach, cząsteczkach, ciałach stałych, ciekłych i gazowych, organizmach żywych najważniejsze są siły elektromagnetyczne. Ich rola w jądrach atomowych jest ogromna.
Zasięg sił nuklearnych jest bardzo ograniczony. Wywierają zauważalny efekt tylko wewnątrz jąder atomowych (tj. w odległościach rzędu 10~12 cm). Już przy odległościach między cząstkami rzędu 10-11 cm (tysiąc razy mniejszych od wielkości atomu - 10~8 cm) nie pojawiają się one wcale.
Słabe interakcje pojawiają się w jeszcze mniejszych odległościach. Powodują przemianę cząstek elementarnych w siebie.
Siły nuklearne są najpotężniejsze w przyrodzie. Jeśli natężenie sił jądrowych przyjąć jako jedność, wówczas natężenie sił elektromagnetycznych wyniesie 10 ~ 2, sił grawitacyjnych - 10 40, oddziaływań słabych -10 ~ 16.
Trzeba powiedzieć, że jedynie oddziaływania grawitacyjne i elektromagnetyczne można uznać za siły w sensie mechaniki Newtona. Oddziaływania silne (jądrowe) i słabe pojawiają się na tak małych odległościach, że prawa mechaniki Newtona, a wraz z nimi pojęcie siły mechanicznej, tracą znaczenie. Jeśli w tych przypadkach używany jest termin „siła”, to jedynie jako synonim słowa „interakcja”.
Siły w mechanice
W mechanice zwykle mamy do czynienia z siłami grawitacji, siłami sprężystości i siłami tarcia.
Nie będziemy tutaj rozważać elektromagnetycznej natury sprężystości i sił tarcia. Za pomocą eksperymentów można poznać warunki, w jakich powstają te siły i wyrazić je ilościowo.
W przyrodzie występują cztery rodzaje sił. W mechanice studiują siły grawitacyjne oraz dwa rodzaje sił elektromagnetycznych - siły sprężystości i siły tarcia.

Więcej na ten temat § 3.1. SIŁY W NATURZE:

1. Nauka i technologia umożliwiają wykorzystanie bogactw i sił natury w interesie człowieka.
2. §3.12. DEFORMACJA CIAŁA POD WPŁYWEM GRAWITACJI I SIŁY ELASTYCZNEJ
3. Rozwiązanie sprzeczności: zakup i sprzedaż siły roboczej. Rynek pracy
4. PRZECIW „DRUGIEJ MEDYTACJA” O naturze umysłu ludzkiego i o tym, że naturę tę łatwiej nam poznać niż naturę ciała Wątpię
5. Są dwie siły – dwie siły fatalne. Przez całe życie byliśmy na wyciągnięcie ręki, Od kołyski aż po grób – Jedna to Śmierć, druga to Sąd Ludzki. F.I.Tyutchev

Wszystkie znane interakcje i odpowiednio siły w przyrodzie sprowadzają się do czterech typów: grawitacyjne, elektromagnetyczne, silne, słabe.

Oddziaływanie grawitacyjne charakterystyczna dla wszystkich ciał we Wszechświecie, objawia się w postaci wzajemnego przyciągania wszystkich ciał w przyrodzie, niezależnie od środowiska, w którym się znajdują, w mikrokosmosie cząstek elementarnych przy zwykłych energiach nie odgrywa roli. Uderzający przykład jest przyciąganie Ziemi. Ta interakcja podlega prawo powszechnego ciążenia : siła oddziaływania dwóch punktów materialnych o masach m 1 i m 2 jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Matematycznie to prawo wygląda następująco:

Gdzie G= 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2 - stała grawitacyjna, która określa siłę przyciągania pomiędzy dwoma identycznymi ciałami o masach M 1 = M 2 = 1 kg na odległość R= 1 m.

Oddziaływanie elektromagnetyczne - interakcja pomiędzy stacjonarnymi i ruchomymi ładunkami elektrycznymi. W szczególności ta interakcja jest odpowiedzialna za siły oddziaływania międzycząsteczkowego i międzyatomowego.

Interakcja pomiędzy dwoma punktowymi opłatami stałymi Q 1 I Q 2 przestrzega prawa Coulomba:

,

Gdzie k= 9 10 9 N m 2 / Cl 2 – współczynnik proporcjonalności.

Jeżeli ładunek porusza się w polu magnetycznym, wówczas działa na niego siła Lorentza:

w– prędkość ładowania, V – wektor indukcji magnetycznej.

Cilnoewzajemne oddziaływanie zapewnia połączenie nukleonów w jądrze atomu. Słaby odpowiada za większość rozpadów cząstek elementarnych, a także za procesy oddziaływania neutrin z materią.

W mechanice klasycznej mamy do czynienia z siłami grawitacyjnymi i elektromagnetycznymi, które prowadzą do pojawienia się sił przyciągania, sił sprężystości, sił tarcia i innych.

Powaga charakteryzuje interakcję ciała z Ziemią.

W pobliżu Ziemi wszystkie ciała spadają z mniej więcej tym samym przyspieszeniem G 9,8 m/s 2, co jest tzw przyspieszenie swobodnego spadania. Wynika z tego, że w pobliżu Ziemi na każde ciało działa siła ciężkości, która jest skierowana do środka Ziemi i jest równa iloczynowi masy ciała i przyspieszenia ziemskiego.

w pobliżu powierzchni Ziemi pole jest jednolite ( G= konst). Porównywanie
Z
, rozumiemy to
.

Siła reakcji podłoża – wytrzymałość , dzięki któremu podpora działa na organizm. Jest przymocowany do korpusu i prostopadle do powierzchni styku. Jeżeli ciało leży na poziomej powierzchni, wówczas siła reakcji podpory jest liczbowo równa sile ciężkości. Rozważmy 2 przypadki.

1. Rozważ rys.

Daj ciału odpocząć, wtedy działają na nie dwie siły. Zgodnie z II zasadą Newtona

Znajdźmy rzuty tych sił na oś y i uzyskajmy to

2. Teraz pozwól ciału leżeć na pochyłej płaszczyźnie tworzącej kąt z horyzontem (patrz rysunek).

Rozważmy przypadek, gdy ciało jest w spoczynku, wówczas na ciało działają dwie siły, równanie ruchu wygląda podobnie jak w pierwszym przypadku. Po zapisaniu II zasady Newtona w rzucie na oś Y stwierdzamy, że siła reakcji podpory jest liczbowo równa rzutowi grawitacji na prostopadłą do tej powierzchni

Masa ciała – siła wywierana przez ciało na podporę lub zawieszenie. Masa ciała jest równa sile reakcji podłoża i jest skierowana przeciwnie

Grawitacja i ciężar są często mylone. Wynika to z faktu, że w przypadku podpory stałej siły te są zbieżne pod względem wielkości i kierunku. Musimy jednak pamiętać, że siły te są przykładane różne ciała: siła ciężkości działa na samo nadwozie, ciężar na zawieszenie lub podporę. Ponadto siła ciężkości jest zawsze równa mg, niezależnie od tego, czy ciało znajduje się w spoczynku, czy w ruchu, siła ciężaru zależy od przyspieszenia, z jakim porusza się podpora i ciało, i może być większa lub mniejsza od mg w szczególności w stanie nieważkości zwraca się do zera.

Siła sprężystości. Pod wpływem sił zewnętrznych może nastąpić zmiana kształtu ciała - deformacja. Jeżeli po ustaniu działania siły kształt ciała zostaje wznowiony, nazywa się to odkształceniem elastyczny. W przypadku odkształcenia sprężystego obowiązuje prawo Hooke'a:

X- wydłużenie ciała wzdłuż osi X, k- współczynnik proporcjonalności, tzw współczynnik elastyczność.

W przypadku bezpośredniego kontaktu ciał, oprócz sił sprężystych, mogą powstać siły innego rodzaju, tzw. siły tarcia.

Siły tarcia.

Siły tarcia są dwojakiego rodzaju:

Statyczna siła tarcia.

Siła tarcia wywołana ruchem ciał.

Statyczna siła tarcia- siła, z jaką powierzchnia działa na spoczywające na niej ciało w kierunku przeciwnym do siły przyłożonej do ciała (patrz rysunek) i równy modułowi

Siły tarcia typu 2 pojawiają się, gdy stykające się ciała lub części poruszają się względem siebie. Nazywa się tarciem, które występuje podczas względnego ruchu dwóch stykających się ciał zewnętrzny Nazywa się tarciem pomiędzy częściami tego samego ciała stałego (cieczy lub gazu). wewnętrzny.

Przesuwająca się siła tarcia działa na ciało poruszające się po powierzchni innego ciała i jest równe iloczynowi współczynnika tarcia  pomiędzy tymi ciałami przez siłę reakcji podpory N i jest skierowane w kierunku przeciwnym do względnej prędkości ruchu ciała to ciało

F = N

Siły tarcia odgrywają w przyrodzie bardzo ważną rolę. W naszym codziennym życiu tarcie jest często przydatne. Na przykład trudności, jakich doświadczają piesi i pojazdy podczas oblodzenia, gdy tarcie pomiędzy nawierzchnią drogi a podeszwami pieszych lub kołami pojazdów jest znacznie zmniejszone. Gdyby nie było sił tarcia, meble musiałyby być przytwierdzone do podłogi, jak na statku podczas kołysania, gdyż przy najmniejszym, niepoziomym poziomie podłogi, przesuwałyby się w kierunku pochyłości.

Prawo zachowania pędu

Zamknięty (izolowany) układ ciał to układ, którego ciała nie oddziałują z ciałami zewnętrznymi lub jeśli wypadkowa sił zewnętrznych równy zeru.

Jeśli na układ punktów materialnych nie działają siły zewnętrzne, to znaczy, że układ jest izolowany ( Zamknięte ), z (3.12) wynika, że

,

(3.13)

Otrzymaliśmy podstawowe prawo fizyki klasycznej - prawo zachowania pędu: w układzie izolowanym (zamkniętym) całkowity impuls pozostaje stałą wartością. Aby spełniona została zasada zachowania pędu wystarczy, że układ będzie domknięty.

Prawo zachowania pędu jest podstawowym prawem natury, które nie zna wyjątków.

W przypadku nierelatywistycznym można wprowadzić to pojęcie środek masy (środek bezwładności) układu punktów materialnych, przez co rozumiemy wyimaginowany punkt, którego wektor promienia , wyraża się poprzez wektory promieni punktów materialnych według wzoru:

(3.14)

Znajdźmy prędkość środka masy w danym układzie odniesienia, korzystając z pochodnej po czasie zależności (3.14)

. (3.14)

Pęd układu jest równy iloczynowi masy układu i prędkości jego środka bezwładności.

. (3.15)

Pojęcie środka masy pozwala nam podać równanie
inna forma, która często okazuje się wygodniejsza. Aby to zrobić, wystarczy wziąć pod uwagę, że masa układu jest wielkością stałą. Następnie

(3.16)

Gdzie – suma wszystkich sił zewnętrznych działających na układ. Równanie (3.16) jest równaniem ruchu środka bezwładności układu. Twierdzenie o ruchu środka masy czyta: środek masy porusza się jako punkt materialny, którego masa jest równa całkowitej masie całego układu, oraz siła skuteczna– suma geometryczna wszystkich sił zewnętrznych działających na układ.

Jeśli system jest zamknięty, to
. W tym przypadku równanie (3.16) staje się
, z czego wynika V=const. Środek masy układu zamkniętego porusza się prostoliniowo i równomiernie.

W przyrodzie występują cztery rodzaje sił: grawitacyjne, elektromagnetyczne, nuklearne i słabe.

Siły grawitacyjne Lub powaga, działać pomiędzy wszystkimi ciałami. Ale siły te są zauważalne, jeśli przynajmniej jedno z ciał ma wymiary porównywalne z rozmiarami planet. Siły przyciągania pomiędzy zwykłymi ciałami są tak małe, że można je pominąć. Dlatego siły oddziaływania między planetami, a także między planetami a Słońcem lub innymi ciałami o bardzo dużej masie można uznać za grawitacyjne. Mogą to być gwiazdy, satelity planet itp.

Siły elektromagnetyczne działają pomiędzy ciałami posiadającymi ładunek elektryczny.

Siły nuklearne(silne) są najpotężniejsze z natury. Działają wewnątrz jąder atomów w odległości 10 -13 cm.

Słabe siły, podobnie jak jądrowe, działają na krótkich dystansach rzędu 10-15 cm. W wyniku ich działania wewnątrz jądra zachodzą procesy.

Mechanika uwzględnia siły grawitacyjne, siły sprężystości i siły tarcia.

Siły grawitacyjne

Opisano grawitację prawo powszechnego ciążenia. To prawo było zarysowane przez Newtona pośrodku XVII V. w pracy „Matematyczne zasady filozofii przyrody”.

Grawitacjąnazywana siłą grawitacji, z jaką dowolne cząstki materiału przyciągają się nawzajem.

Siła, z jaką cząstki materiału przyciągają się, jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi .

G – stała grawitacyjna, liczbowo równa modułowi siły grawitacji, z jaką ciało o masie jednostkowej działa na ciało o tej samej masie jednostkowej i znajdujące się w jednostkowej odległości od niego.

G = 6,67384(80) 10 −11 m 3 s −2 kg −1 lub N m² kg −2.

Na powierzchni Ziemi siła grawitacji (siła grawitacyjna) objawia się jako powaga.

Widzimy, że każdy przedmiot rzucony w kierunku poziomym i tak spada. Każdy przedmiot wyrzucony w górę również spada. Dzieje się to pod wpływem grawitacji, która działa dowolne ciało materialne znajdujące się blisko powierzchni Ziemi. Siła grawitacji działa na ciała i powierzchnie innych ciał astronomicznych. Siła ta jest zawsze skierowana pionowo w dół.

Pod wpływem grawitacji ciało porusza się w kierunku powierzchni planety z przyspieszeniem, które nazywa się przyspieszenie swobodnego spadania.

Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Ziemi jest oznaczone literą G .

Ft = mg ,

stąd,

G = Ft / M

G = 9,81 m/s 2 na biegunach Ziemi i na równiku G = 9,78 m/s 2 .

Przy rozwiązywaniu prostych problemów fizycznych wartość G uważa się za równą 9,8 m/s 2.

Klasyczna teoria grawitacji ma zastosowanie tylko do ciał, których prędkość jest znacznie mniejsza niż prędkość światła.

Siły sprężyste

Siły sprężyste nazywane są siłami, które powstają w ciele w wyniku odkształcenia, powodując zmianę jego kształtu lub objętości. Siły te zawsze dążą do przywrócenia ciała do pierwotnej pozycji.

Podczas deformacji cząstki ciała ulegają przemieszczeniu. Siła sprężystości skierowana jest w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania się cząstek. Jeśli odkształcenie ustanie, siła sprężystości zanika.

Angielski fizyk Robert Hooke, współczesny Newtonowi, odkrył prawo ustalające związek pomiędzy siłą sprężystości a odkształceniem ciała.

Kiedy ciało ulega odkształceniu, powstaje siła sprężystości, która jest wprost proporcjonalna do wydłużenia ciała i ma kierunek przeciwny do ruchu cząstek podczas odkształcania.

F = k ∆ l ,

Gdzie Do – sztywność nadwozia, czyli współczynnik sprężystości;

∆ l – wielkość odkształcenia pokazująca wielkość wydłużenia ciała pod wpływem sił sprężystych.

Prawo Hooke'a dotyczy odkształceń sprężystych, gdy wydłużenie ciała jest małe, a ciało powraca do swoich pierwotnych wymiarów po ustąpieniu sił, które spowodowały to odkształcenie.

Jeżeli odkształcenie jest duże i ciało nie wraca do pierwotnego kształtu, prawo Hooke'a nie ma zastosowania. Na Bardzo duże odkształcenia powodują zniszczenie ciała.

Siły tarcia

Tarcie występuje, gdy jedno ciało porusza się po powierzchni drugiego. Ma charakter elektromagnetyczny. Jest to konsekwencja oddziaływania pomiędzy atomami i cząsteczkami stykających się ciał. Kierunek siły tarcia jest przeciwny do kierunku ruchu.

Wyróżnić suchy I płyn tarcie. Tarcie nazywa się suchym, jeśli pomiędzy ciałami nie ma warstwy cieczy lub gazu.

Charakterystyczną cechą tarcia suchego jest tarcie statyczne, które występuje, gdy ciała znajdują się w względnym spoczynku.

Ogrom statyczne siły tarcia zawsze równa wielkości siły zewnętrznej i skierowana w przeciwnym kierunku. Siła tarcia statycznego uniemożliwia ruch ciała.

Z kolei tarcie suche dzieli się na tarcie poślizg i tarcie walcowanie.

Jeśli wielkość siły zewnętrznej przekroczy wielkość siły tarcia, nastąpi poślizg i jedno ze stykających się ciał zacznie poruszać się do przodu względem drugiego ciała. I zostanie wywołana siła tarcia siła tarcia ślizgowego. Jego kierunek będzie przeciwny do kierunku poślizgu.

Siła tarcia ślizgowego zależy od siły, z jaką ciała naciskają na siebie, od stanu powierzchni trących, od prędkości ruchu, ale nie zależy od powierzchni styku.

Siłę tarcia ślizgowego jednego ciała o powierzchnię drugiego oblicza się ze wzoru:

F tr. = k N ,

Gdzie k – współczynnik tarcia ślizgowego;

N – normalna siła reakcji działająca na ciało od powierzchni.

Siła tarcia tocznego zachodzi pomiędzy ciałem toczącym się po powierzchni a samą powierzchnią. Siły takie powstają na przykład podczas kontaktu opon samochodowych z nawierzchnią drogi.

Wielkość siły tarcia tocznego oblicza się ze wzoru

Gdzie Ft – siła tarcia tocznego;

F – współczynnik tarcia tocznego;

R – promień korpusu tocznego;

N – siła nacisku.

Wytrzymałość- miara mechanicznego oddziaływania ciał. Siła powoduje zmianę prędkości ciała lub wystąpienie w nim odkształceń (zmianę kształtu lub objętości). Siła − ilość wektorów, charakteryzujący się modułem (wielkością), kierunkiem i punktem przyłożenia siły. Linią działania siły jest linia prosta przechodząca przez punkt przyłożenia siły i kontynuująca kierunek wektora siły. Jednostką siły w układzie SI jest Newton [N]. Wszystkie siły w przyrodzie opierają się na czterech typach podstawowych interakcji:

• siły elektromagnetyczne działające pomiędzy ciałami naładowanymi elektrycznie,
• siły grawitacyjne działające pomiędzy masywnymi obiektami,
• silna siła jądrowa działająca w skalach rzędu wielkości jądro atomowe i mniej (odpowiedzialne za połączenia między kwarkami w hadronach i za przyciąganie między nukleonami w jądrach).
• słabe oddziaływanie jądrowe, objawiające się w odległościach znacznie mniejszych niż rozmiar jądra atomowego.

Intensywność oddziaływań silnych i słabych mierzy się w jednostkach energii (elektronowoltach), a nie w jednostkach siły, dlatego użycie terminu „siła” jest warunkowe. Działanie siły może nastąpić zarówno poprzez kontakt bezpośredni (tarcie, nacisk na siebie podczas bezpośredniego kontaktu), jak i poprzez pola wytwarzane przez ciała (pole grawitacyjne, pole elektromagnetyczne). Ciekawa i pouczająca strona http://mistermigell.ru dla Ciebie.
Z punktu widzenia działania sił na układ należy rozważyć:

• siły wewnętrzne - siły oddziaływania pomiędzy punktami (ciałami) danego układu;
• siły zewnętrzne to siły działające na punkty (ciała) danego układu z punktów (ciał), które nie należą do danego układu. Siły zewnętrzne nazywane są obciążeniami.

Siły można podzielić na:

• siły reakcji - reakcje sprzęgania. Jeżeli ruch ciała w przestrzeni jest ograniczony przez inne ciała (połączenia, podpory), to siły, z którymi działają te ciała dane ciało, nazywane są reakcjami połączenia (podparcia).
• siły czynne to siły, które charakteryzują działanie innych ciał na dany stan kinematyczny i zmieniają go. Siły aktywne, w zależności od rodzaju kontaktu, dzielą się na
• wolumetryczny - siły działające na każdą cząstkę ciała, na przykład ciężar ciała;
• powierzchnia - siły działające na powierzchnię ciała i charakteryzujące bezpośredni kontakt ciał. Siły powierzchniowe to:
• skoncentrowany – działający na obszary małe w porównaniu z ciałem, np. nacisk koła na jezdnię;
• rozproszony - działający na obszary, które nie są małe w porównaniu do nadwozia, na przykład nacisk gąsienicy ciągnika na jezdnię.

Najbardziej znane siły:
Siły sprężyste− siły powstające podczas odkształcenia ciała i przeciwdziałające temu odkształceniu mają charakter elektromagnetyczny, będący przejawem oddziaływania międzycząsteczkowego. Wektor siły sprężystości jest skierowany przeciwnie do przemieszczenia, prostopadle do powierzchni. Przykładowo, jeśli ściśniesz gumkę, to po zdjęciu obciążenia przywróci ona swój kształt pod wpływem siły sprężystości.
Siły tarcia− siły powstające podczas względnego ruchu ciał stałych i przeciwdziałające temu ruchowi mają charakter elektromagnetyczny, będący makroskopowym przejawem oddziaływań międzycząsteczkowych. Wektor siły tarcia jest skierowany przeciwnie do wektora prędkości. Na przykład tarcie występuje, gdy sanki ślizgają się po śniegu pomiędzy podeszwami stóp a podłożem.
Siły oporu środowiska— siły powstające podczas poruszania się ciała stałego w ośrodku ciekłym lub gazowym mają charakter elektromagnetyczny, będący przejawem oddziaływania międzycząsteczkowego. Wektor siły oporu jest skierowany przeciwnie do wektora prędkości. Na przykład, gdy samolot porusza się w powietrzu.
Siły napięcia powierzchniowego− siły powstające na granicy faz mają charakter elektromagnetyczny, będący przejawem oddziaływania międzycząsteczkowego. Siła rozciągająca jest skierowana stycznie do granicy faz. Na przykład moneta może leżeć na powierzchni cieczy, owady biegają po wodzie.
Siła powszechnej grawitacji- siła, z jaką przyciągają się dowolne ciała we Wszechświecie, jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas tych ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Na przykład Ziemia przyciąga Słońce, a jednocześnie Ziemia przyciąga Księżyc i Słońce.
Powaga− siła działająca na ciało od Ziemi, nadająca mu przyspieszenie swobodnego spadania. Grawitacja jest sumą sił przyciągania grawitacyjnego i siły odśrodkowej obrotu Ziemi. Na przykład pod wpływem grawitacji ciała spadają na Ziemię.
Siła bezwładności− siła fikcyjna (nie miara oddziaływania mechanicznego), wprowadzana przy rozpatrywaniu ruchu względnego w nieinercjalnych układach odniesienia (poruszających się z przyspieszeniem), tak aby było w nich spełnione drugie prawo Newtona. W układzie odniesienia związanym z ciałem równomiernie przyspieszonym siła bezwładności jest skierowana przeciwnie do przyspieszenia. Z całkowitej siły bezwładności można dla wygody wyróżnić siłę odśrodkową skierowaną od osi obrotu ciała oraz siłę Coriolisa, która powstaje podczas ruchu ciała względem obracającego się układu odniesienia.
Są inne siły.

Denis, klasa 6, HFML% 27