Сила
Дано определение силы в механике. Описаны факторы, определяющие действие на тело силы: направление, точка приложения и численное значение. Сформулированы второй и третий Законы Ньютона. Дано понятие равнодействующей силы.
Сила в механике
Определение силы
Твердые тела могут вступать во взаимодействие, в результате которого изменяется характер их движения. Мерой этого взаимодействия является физическая величина, которую называют силой.
Сила – векторная величина, количественная мера механического взаимодействия физических тел, приводящего к изменению их скорости или к их деформациям.
Действие силы на тело определяется тремя факторами:
- направлением;
- точкой приложения;
- численным значением.
Это означает, что сила является векторной величиной (вектором).
Обозначение силы
На схемах вектор силы обозначается отрезком, на конце которого ставится стрелка. Начало отрезка указывает точку приложения силы, а стрелка указывает направление действия силы. Длина отрезка в выбранном масштабе соответствует численному значению силы (рис.1).
В тексте чаще всего сила обозначается латинской буквой F со стрелкой или чертой над ней. Чтобы различать силы, их обозначают посредством нижнего индекса, который ставится после буквы F. Например: Fтяж — сила тяжести; Fупр — сила упругости; Fтр — сила трения; Fм — сила тяги мышц. Иногда за конкретным видом силы стандартно закрепляется определенная буква латинского алфавита, например буква Р (со стрелкой сверху) обозначает вес тела.
Точка приложения силы
При расчетах очень важно знать точку приложения силы. В прикладной механике такие силы называют сосредоточенными. Например, точкой приложения силы тяжести является центр масс (центр тяжести) тела. Также, зная направление и точку приложения силы, можно определить линию действия силы.
Прямая, вдоль которой направлена сила, проходящая через точку ее приложения называется линией действия силы.
Численное значение силы
Численное значение силы (модуль) измеряется в Ньютонах (Н).
С точки зрения механики, все силы возникают при взаимодействии двух или более тел, и у каждой силы есть противодействующая ей сила. Об этом говорит третий закон Ньютона.
Третий закон Ньютона
«Силы, с которыми действуют два тела друг на друга, равны по численному значению и противоположны по направлению. При этом одна сила приложена к одному телу, другая – к другому».
Третий закон Ньютона записывается в следующем виде: F1= — F2.
Второй закон Ньютона (основной закон динамики)
«Ускорения, которые силы сообщают телам, прямо пропорциональны величинам этих сил и обратно пропорциональны массам тел и направлены в сторону действия сил».
Это позволяет определить численное значение силы, если известна масса тела и его ускорение по формуле: F=m*a.
Равнодействующая сила
Если на тело действует несколько сил, приложенных к одной точке, можно найти равнодействующую (результирующую) силу, действие которой на тело эквивалентно воздействию на тела нескольких сил.
Равнодействующая сила – это сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил.
Так как сила – это векторная величина, к ней можно применять правила операции над векторами, например, сложение. Чтобы найти равнодействующую силу, необходимо сложить два или несколько векторов (рис.2).
Для анализа силовых упражнений, необходимо познакомится с некоторыми видами сил:
С уважением, А.В. Самсонова