Сила, приложенная к телу, если она не уравновешена, изменяет его движение2

Действие силы

Меры действия силы могут быть определены: а) с учетом промежутка времени ее действия — импульс силы — или б) с учетом пути ее действия — работа силы. Обе эти меры как бы взаимно до­полняют друг друга, отражая действие силы во времени и в простран­стве.

Импульс силы — это мера механического воздействия на тело со стороны других материальных объектов за данный промежуток времени. Он равен в поступательном движении произведению силы на время ее действия: S=FDt

Работа силы —это мера механического воздействия на тело со стороны других материальных объектов на данном пути. Она равна в поступательном движении произведению модулей той со­ставляющей силы, которая действует в направлении движения, и перемещения точки приложения силы: A=F D s

В случае если сила направлена под углом к перемещению,надопроизведение модулей силы и перемещения помножить еще на коси­нус угла между их направлениями. Работа силы положитель­ная, когда этот угол острый, и, следовательно, сила ускоряет движение. Работа силы отрицательная, если угол тупой и сила за­медляет движение. При прямом угле косинус равен нулю и работа равна нулю: сила работы не совершает.

Соответственно различают меры изменения движения, как резуль­тата действия силы: а) количество движения тела и б) кинетическую энергию тела.

Количество движения тела — это мера поступательного движе­ния, характеризующая его способность передаваться от одного тела к другому в виде механического же движения. Количество движения тела определяется при поступательном его движении произведением массы тела и его скорости: K=mv D

Изменение количества движения за промежуток времен и равняется суммарному импульсу сил, приложенных к телу на том же промежутке времени.

Можно сказать, что количество движения тела — это мера его способности двигаться в течение некоторого времeни против, действия тормозящей силы.

Кинетическая энергия тела1 — это мера механического движения, характеризующая его способность превращаться в потен­циальную энергию или другие виды энергии. Кинетическая энер­гия тела равна при поступательном движении половине произве­дения массы тела на квадрат его скорости: E^k=mv²/2

Изменение кинетической энергии тела на некотором пути перемещения равняется работе приложенных к нему сил на этом же пути. Следовательно, совершенная работа равна приращению кинети­ческой энергии.

Можно сказать, что кинетическая энергия тела — это мера его способности проходить некото­рый путь против действия тормозящей силы.

Теперь посмотрим, как действуют силы и какой эффект они вызывают во вращательном движении, характерном для звеньев тела человека. Зависимости мер изменения движения от мер действия сил во вращательном движении по физической сущности такие же, как и в поступательном.

Импульс момента силы характеризует действие силы, а вызванное им изменение движения измеряется кинетическим моментом (моментом количества движения).

Импульс момента силы — это мера механического воздействия на тело других объектов (во вращательном движении) за данный промежуток времени. Импульс момента равен произведению мо­мента силы и длительности его действия: S_z=M_z(F)t;

В случае переменного момента силы нужно суммировать эле­ментарные импульсы моментов сил относительно некоторого центра.

Кинетический момент (момент количества движения) — это мера вращательного движения, характеризующая его способность пере­даваться от одного тела к другому в виде механического же дви­жения. Кинетический момент равен произведению момента инер­ции относительно оси вращения и угловой скорости тела: K_z=Jw

Определения работы момента силы и кинетической энергии враща­тельного движения аналогичны определениям соответствующих величин для поступательного движения. Только вместо массы в уравнения входит момент инерции и вместо линейных перемещения и ско­рости — угловые.

Если скорость и ускорение служат кинематиче­скими мерами изменения движения, то количество движе­ния (а также кинетический момент) и кинетиче­ская энергия — динамическими мерами изменения движения.

Следует подчеркнуть, что, хотя в характеристиках поступатель­ного и вращательного движений немало общего, меры их (кинемати­ческие и динамические) все (кроме временных) различны.

Дата добавления: 2014-01-15