Для самостоятельного изучения

2.6.1. Понятие силы. Равнодействующая сила

Сила – это векторная величина, характеризующая взаимодействие тел, в результате которого они приобретают ускорение или деформируются.

Если на тело действуют несколько сил, то каждая из них сообщает ему ускорение независимое от других сил (принцип независимости действия сил или принцип суперпозиции).

Действие на тело n сил эквивалентно действию одной равнодействующей силы . Направление равнодействующей силы определяется векторным (геометрическим) сложением всех сил , действующих на тело.

. (2.46)

Модуль равнодействующей силы

, (2.47)

где , , – проекции равнодействующей силы на координатные оси, равные алгебраической сумме соответствующих проекций ее составляющих сил.

2.6.2. Силы гравитационного взаимодействия

Гравитационное взаимодействие проявляется в притяжении друг к другу тел. Объясняется это взаимодействие наличием гравитационного поля вокруг каждого тела.

Модуль силы гравитационного взаимодействия между двумя материальными точками массой m₁ и m₂ расположенными на расстоянии r друг от друга

(2.49)

где F_1,2,F_2,1– силы взаимодействия направленные вдоль прямой соединяющей материальные точки, G = 6,67– гравитационная постоянная.

Соотношение (2.3) носит название закона всемирного тяготения открытого Ньютоном.

Гравитационное взаимодействие справедливо для материальных точек и тел со сферически-симметричным распределением масс, расстояние между которыми отсчитывается от их центров.

Если принять одно из взаимодействующих тел Землю, а второе – тело с массой m, находящееся вблизи или на её поверхности, то между ними действует сила притяжения

, (2.50)

где M₃, R₃ – масса и радиус Земли.

Соотношение - постоянная величина равная 9,8 м/с², обозначается g, имеет размерность ускорения и называется ускорением свободного падения.

Произведение массы тела m и ускорения свободного падения , называется силой тяжести

. (2.51)

В отличие от силы гравитационного взаимодействия модуль силы тяжести зависит от географической широты места расположения тела на Земле. На полюсах , а на экваторе уменьшается на 0,36%. Это различие обусловлено тем, что Земля вращается вокруг своей оси.

С удалением тела относительно поверхности Земли на высоту уменьшается сила тяжести

, (2.52)

где – ускорение свободного падения на высоте h от Земли.

Масса в формулах (2.3-2.6) является мерой гравитационного взаимодействия.

Если подвесить тело или положить его на неподвижную опору, оно будет покоиться относительно Земли, т.к. сила тяжести уравновешивается силой реакции,действующей на тело со стороны опоры или подвеса.

Сила реакции – сила, с которой действуют на данное тело другие тела, ограничивающие его движение.

Сила нормальной реакции опоры приложена к телу и направлена перпендикулярно плоскости опоры.

Сила реакции нити (подвеса) направлена вдоль нити (подвеса)

(рис. 2.10).

Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или растягивает нить подвеса и приложена к опоре или подвесу.

Вес численно равен силе тяжести если тело находится на горизонтальной поверхности опоры в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. В других случаях вес тела и сила тяжести не равны по модулю.

Дата добавления: 2014-01-04