Дії сили у фізиці (микола скарбів)
1. З І Л А
Сила це фактор впливу на тіло. Будь-яке тіло, яке рухається, колись зазнало дію сили.
11. Сила не може виникнути нізвідки, сама по собі. Потрібен джерело сили.
Джерелом сили може бути:
- зовнішній вплив
- саме тіло
1.2. Основні зовнішні джерела виникнення сили:
- рух зовнішнього тіла при зіткненні, в тому числі дія вітру і води.
- м'язова сила людини і тварин
- сила гравітації або електромагнітних полів
- розширення тіл і газів при нагріванні, згорянні і вибуху.
- зміна обсягів при переході з одного агрегатного стану в інше.
- виштовхують сили (Архімеда)
- різниця тисків в середовищах та ін.
- енергія прихована в матерії.
1.3. Саме тіло містить силу інерції і реактивну силу.
1.4. Силою можуть так само називатися які чинять опір чи протидія.
тертя, пружність тіла, опір середовища і інерція.
2. Ознаки дії сили:
2.1. Рух тіла зі зміною швидкості і напряму.
2.2. Деформація або нагрів тіла.
2.3. Рух без зміни напрямку і швидкості, але з подоланням іншої сили або опору середовища.
3.Первічние умови дії сили.
3.1. Для дії сили необхідні: джерело сили і дві точки опори, як місце прикладання сили.
3.2. У всіх випадках дії сили ми маємо, як мінімум, одну силу і дві точки опори.
Напрямок дії сили відбувається по прямій, що проходить через точки опори.
Як наслідок цього рух, що виник в результаті дії сили, завжди прямолінійно.
3.3.Действовать, як сила, може лише той, що є джерелом сили.
Наприклад, ми, перебуваючи в човні, відштовхуємося палицею від берега.
Кажуть, що палиця діє на берег, а берег, народжуючи силу протидії, діє на палицю.
Це не зовсім вірно. Берег тут не є джерелом сили, а є лише перешкодою - точкою опори (п.3.1)
3.4. Дія зовнішньої сили призводить до зміни напрямку і швидкості руху.
Зміна напрямку руху не призводить до зміни напрямку дії сили і її величини.
3.5. Сила, так чи інакше, завжди пов'язана з енергією руху і, як енергія, перебуває в двох станах: проявленого дії і прихованого стану
(Рівномірний рух).
4. Тривимірність простору і дію сили
Простір, в якому ми живемо, трехмерно.
Воно утворено трьома координатними перпендикулярними один одному прямими лініями.
Простір розглядається в наступних чотирьох системах координат:
- нульмерние - точка
- лінійне
- двомірне
- тривимірне
При нульмерние просторі - дія сили відсутня.
Зовнішні сили діють на тіло, за умови свободи їх дії, діють по лініях тривимірної системи координат.
4.1. Лінійне простір. Дія сили першого порядку. Лінійна сила.
Основна лінійна сила діє по прямій (Другий закон Ньютона.)
Інші сили (сили тертя, опору або інерції) так само діють лінійно по тій же прямій - впливають на швидкість руху, але не змінюють напрямки. Вони або складається з основної або віднімаються з неї.
4.2. Двомірне простір дії сили другого порядку це балістична, круговий рух, підйомна сила крила і пропелера.
Сила, яка змінює напрямок руху, діє тільки перпендикулярно першої - утворює рух.
Наприклад. Тіло рухається в космічному просторі, воно потрапляє в поле гравітації планети, змінює траєкторію і в певний момент,
коли напрямок інерції руху стане перпендикулярно силі гравітації, система стане стійкою, а тіло - супутником планети.
При цьому лінійна сила, і діюча до неї під прямим кутом (відхиляє) сила другого порядку не мають жодного впливу друг на друга і діють незалежно.
4.3. Дія сили третього порядку це, наприклад, дія бокового вітру при балістичному русі, діє по відношенню до інших також як друга до першої.
4.4. При дії сил перпендикулярно один одному (наприклад обертальний рух) їх взаємне силове вплив один на одного не відбувається. Взаємний вплив: збільшення від складання або зменшення від протидії відбувається при куті дії менше або більше 90 градусів.
5. Сила гравітації. Закон тяжіння.
5.1. Сила гравітації це сила взаємного тяжіння, що виникає між двома тілами. При цьому гравітація розуміється, як сила. Тіла, як точки опори, необхідні для дії сили гравітації. (П.3.1)
Уточнення формулювання:
Чи не тіла притягуються один одному силою, а сила притягує два тіла.
Маса тут розуміється як еквівалентну кількість речовини, що дає кількість точок опори для дії сили.
5.2. Таким чином, тяжіння слід розуміти таким чином
його основа - первинна гравітаційна сила (ГС) виникає між двома матеріальними точками
Для обчислень можна слід прийняти еталонну ГС - силу, яка виникає між
двома матеріальними точками або еталонними масами, на еталонному відстані (радіус Землі) і звичайно з урахуванням гравітаційної постійної.
5.3. Для обчислення сили гравітації (тяжіння) на Землі, слід прийняти еталонну силу гравітації (F) з який Земля притягує одну одиницю маси тіла на радіусі (поверхні) Землі. Обчислення сили тяжіння тіла виробляти пропорційно числу (n) одиниць маси тіла.
Тяжіння тіла на землі буде обчислюватися, як F х n
Обчислення сили гравітації в інших випадках проводити пропорційно зміні
маси беруть участь тел і відстані відповідно до трактуванням закону Ньютона.
6. Вектор сили при русі тіла
6.1. Сила ця умова (першопричина) для руху. Про це говорив ще Аристотель у своєму трактаті "Фізика".
6.2. Тіло, якщо на нього не не діють сили, завжди прагне рухатися прямолінійно п.3.2.
Сила, як фактор зовнішнього впливу, має вектор напрямку.
Сила, як інерція тіла, теж має вектор. Якщо два цих вектора збігаються за напрямком, то тіло теж рухається прямолінійно.
Якщо вектор інерції і вектор зовнішньої сили діють під кутом, то тіло рухається криволинейно.
6.3. Сила, що діє на зміну напрямок руху при круговому русі викликає інерційний силова протидія обертанню, яке сприймається як відцентрова сила, але в природі своїй є проявлену прагнення тіла до прямолінійного руху.
6.3. Тіло при впливі на нього декількох сил, завжди рухається в бік дії результуючої сили.
7. Сили при зіткненні тіл.
7.1. Тіло при своєму русі володіє енергією руху, яка виділяється у вигляді діючої сили при зіткненні з іншим тілом.
7.2. Сила зіткнення залежить від маси тіл і їх відносної швидкості руху.
8. Зміна швидкості при зовнішньому дії сили.
Отже. Сила, як ми вже говорили, виступає в двох станах. як зовнішній вплив (другий закон Ньютона) і як властивість самого тіла (інерція)
Розглянемо на прикладі.
Тіло (автомобіль) знаходиться нерухомо на поверхні Землі, але воно фактично рухається разом з обертається Землею з якоїсь швидкістю Vo.
Двигун розганяє автомобіль з прискоренням по формулі
m х a = F
досягає швидкості V1 (100 км / год), потім дію сили припиняється і автомобіль рухається за інерцією.
Тут дві сили.
Перша це сила інерції m Vo
друга сила зовнішнього впливу F. яка стає силою інерції
m х V1.
Таким чином маса помножена на швидкість це сила інерції.
А маса помножена на прискорення це сила зовнішнього впливу.