пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

I семестр:
» Физика

§4. Виды сил в механике

 

В природе существует четыре вида сил, соответствующие четырем видам фундаментальных взаимодействий: гравитационные, электромагнитные, сильные взаимодействия, слабые взаимодействия.

В механике – это гравитационные силы, упругие силы, силы трения (две последние по своей природе – электромагнитные).

1. Гравитационные силы – это силы, действующие между материальными точками, в соответствии с законом всемирного тяготения:

сила гравитационного притяжения прямо пропорциональна произведению масс точек  и , обратно пропорциональна квадрату расстояния  между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти точки:

                                                                                                                   (1.46)

  где  - гравитационная постоянная. 

Закон всемирного тяготения справедлив для материальных точек и тел сферической формы (тогда  - это расстояние между центрами тел сферической формы).

Сила тяжести, действующая на тело массой в поле тяготения Земли массой :

                                                                                                                   (1.47) 

где - ускорение свободного падения.

Если тело находится на поверхности Земли:

                                                                                                                   (1.48)

где  - радиус Земли.

Если тело находится на высоте  над поверхностью Земли:

                                                                                                         (1.49)

Свободное падение – это движение под действием одной только силы тяжести.

2. Упругие силы возникают при непосредственном соприкосновении тел, в результате деформации.

Упругая сила – это сила, пропорциональная смещению материальной точки от положения равновесия и направленная к положению равновесия:

                                                                      ,                                                    (1.50)

где - радиус-вектор, характеризующий смещение частицы от положения равновесия, - положительный коэффициент, зависящий от “упругих” свойств той или иной конкретной силы.

В случае упругой деформации, согласно закону Гука:

                                                                                                                           (1.51)

где  - величина упругой деформации.

Вес тела – это сила, с которой тело под влиянием тяготения действует на опору или подвес. В свою очередь опора или подвес действуют на тело силой реакции опоры (рис 1.6).

(реакция опоры)

.

                

 

 

.

 
 

 

 

 

 

Рис 1.6 

(вес)

 

 

 

Вес тела зависит от величины ускорения , с которым движется опора или подвес.

Пример 1.

 

.

.

Тело массой  движется вместе с горизонтальной опорой с ускорением , направленным вверх. Рассчитаем вес этого тела (рис 1.7).

 

 

Выберем координатную ось y вверх, сонаправив ее  с направлением ускорения . На тело действуют две силы:

.

                                                                       y

 

                                                                                 

      

 

     

 

Рис 1.7

 

 

сила тяжести  и сила нормальной реакции опоры   Со стороны тела на опору действует сила, называемая весом  этого тела  Согласно третьему закону Ньютона:

поэтому для нахождения веса тела достаточно найти реакцию опоры

Согласно второму закону Ньютона:

следовательно

а значит

                                                                                                       (1.52)

 

.

 

Пример 2. Тело массой  движется вместе с горизонтальной опорой с ускорением , направленным вниз. Рассчитаем вес тела в этом случае (рис 1.8).

 

 

       
   
 
 

 

                                                                                  

 

 

 

Рис 1.8 

y

 

                   

 

 

Ось опять сонаправим с ускорением , применим те же законы Ньютона:

следовательно

                                                                                                       (1.53)

Таким образом, при  вес тела  равен нулю ().

Это состояние – невесомость. Невесомость – это состояние, когда на тело действует только сила тяготения.

3.  Силы трения – это касательные силы между соприкасающимися телами.

Сила трения зависит от относительной скорости движения тел.

Сила трения скольжения (сухое трение) возникает при скольжении данного тела по поверхности другого тела:

                                                                                                                       (1.54)

где  - коэффициент трения скольжения,  - сила нормальной реакции опоры.

Сила трения направлена в сторону, противоположную направлению движения данного тела относительно другого. Сила трения скольжения – это максимальная сила трения покоя.

Сила сопротивления, действующая на тело при его поступательном движении в газе или жидкости (вязкое трение):

                                                                                                                          (1.55)

 

 

где - коэффициент, характеризующий данную среду, - скорость тела относительно среды. При больших скоростях эта сила оказывается пропорциональной квадрату скорости .

 

 


12.01.2017; 16:48
хиты: 3792
рейтинг:+1
Естественные науки
физика
механика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2021. All Rights Reserved. помощь