Динаміка матеріальної точки і системи матеріальних точок

2.2. СИЛА. МАСА ТІЛА

Як показує досвід, будь-яка зміна швидкості тіла виникає під впливом інших тіл. У механіці процес зміни характеру руху під впливом інших тіл називають взаємодією тел. Для кількісної характеристики інтенсивності цієї взаємодії Ньютон ввів поняття сили. Сили можуть викликати не тільки зміна швидкості матеріальних тіл, але і їх деформацію. Тому поняття сили можна дати наступне визначення: сила - кількісна міра взаємодії принаймні двох тіл, що викликає прискорення тіла або зміна його форми, або і те й інше разом.

Прикладом деформації тіла під дією сили є стисла або розтягнута пружина. Її легко використовувати в якості еталону сили: як одиниця сили береться пружна сила, що діє в пружині, розтягнутої або стиснутої в певній мірі. Користуючись таким еталоном, можна порівнювати сили і вивчати їх властивості. Сили мають такі властивості.

  • Сила є векторною величиною і характеризується напрямком, модулем (числовим значенням) і точкою докладання. Сили, прикладені до одного тіла, складаються за правилом паралелограма.

  • Сила є причиною прискорення. Напрямок вектора прискорення паралельно вектору сили.

  • Сила має матеріальне походження. Немає матеріальних тел - немає сил.

  • Дія сили не залежить від того, знаходиться тіло в стані спокою або рухається.

  • При одночасній дії декількох сил тіло отримує таке прискорення, яке б воно отримало під дією результуючої сили.

    З іншого боку, для вирішення багатьох завдань буває необхідно знайти кілька сил, які своїм спільним дією могли б замінити одну дану силу. Таку операцію називають розкладанням цієї сили на складові.

    З досвіду відомо, що при однакових взаємодіях різні тіла неоднаково змінюють свою швидкість руху. Характер зміни швидкості руху залежить не тільки від величини сили і часу її дії, а й від властивостей самого тіла. Як показує досвід, для даного тіла відношення кожної сили, що діє на нього, до того, що повідомляється цією силою прискорення є величиною постійною. Це відношення залежить від властивостей прискорюється тіла і називається інертноймассой тіла. Таким чином, маса тіла визначається як відношення сили, що діє на тіло, до того, що повідомляється цією силою прискорення. Чим більше маса, тим більша сила потрібна для повідомлення тілу певного прискорення. Тіло як би чинить опір спробі змінити його швидкість.

    Властивість тіл, яке виражається в здатності зберігати в часі свій стан (швидкість руху, напрямок руху або стан спокою), називається інертністю. Мірою інертності тіла є його інертна маса. При однаковому впливі з боку оточуючих тел одне тіло може швидко змінювати свою швидкість, а інше в тих же умовах - значно повільніше (рис. 2.2). Прийнято говорити, що другий з цих двох тіл має більшу інертністю, або, іншими словами, друге тіло має більшу масу. У Міжнародній системі одиниць (СІ) маса тіла вимірюється в кілограмах (кг). Поняття маси не можна звести до більш простих понять. Чим більше маса тіла, тим менше прискорення воно придбає під дією однакової сили. Чим більше сила, тим з більшим прискоренням, а отже, і більшою кінцевою швидкістю буде рухатися тіло.

    Одиницею вимірювання сили в системі одиниць СІ є Н (ньютон). Один Н (ньютон) чисельно дорівнює силі, яка повідомляє тілу масою m = 1 кг прискорення.

    Ставлення справедливо тільки при досить малих швидкостях. При збільшенні швидкості це відношення змінюється, зростаючи зі швидкістю.

    Схожі статті