Как вы понимаете выражение сила есть мера взаимодействия тел

Сила как мера взаимодействия

Содержание статьи

Что такое сила?

Сила – это физическая величина, значение которой определяет количественное воздействие одного тела на другое. В системе СИМ сила измеряется в ньютонах. Основная характеристика силы – количественная, однако значение имеет также и направление. Сила – векторная величина. Земное притяжение – наиболее характерный пример воздействия гравитационных сил. Во второй половине 17 века великий британский физик Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, который гласит, что сила гравитации зависит от массы взаимодействующих тел и расстояния между ними.

Сила тяжести – явление, с которым люди сталкиваются каждую секунду, на этом явлении построена вся человеческая жизнь. Силой тяжести называется сила, с которой происходит притяжение всех тел Землей. У силы тяжести как у векторной величины есть направленность: всегда к центру земли. Опытным путем было установлено, что сила притяжения прямо пропорциональна массе притягиваемого тела. Сила притяжения воздействует даже на большие расстояния. Существует гипотеза, что в ходе образования Галактики некоторый период Луна обладала атмосферой так же, как и Земля сейчас. Однако из-за того, что Земля обладает вчетверо большей массой, чем Луна, вся атмосфера Луны перешла к Земле под воздействием силы притяжения.

Виды взаимодействия тел

В природе существует не только гравитационное взаимодействие. Электрическая и магнитная энергия также оказывает воздействие на тела. Простейшие электрические явления происходят и в повседневной жизни. К примеру, при расчесывании волосы часто «липнут» к расческе, рукам, лицу – налицо эффект накопления статического электрического заряда. Еще в Древней Греции был известен опыт с янтарем, потертым о мех, который после этого начинал притягивать мелкие предметы. Янтарь по-гречески «электрон», поэтому само явление до сих пор называется электричеством.

Притягивание, или наэлектризованность – это характеристика, которой предметы могут обладать с разными сроками. Тела, способные притягивать другие тела длительное время, называются постоянными магнитами. Как и наэлектризованный предмет, магнит притягивает тела с определенной силой. Постоянные магниты известны своими свойствами: обязательным наличием двух полюсов – северного и южного; тем, что сила притяжения больше именно на полюсах; фактом притяжения разноименных полюсов и отталкивания одноименных. Планета Земля также обладает мощным магнитным полем, поэтому в свою очередь «подчиняет» себе все существующие постоянные магниты. На практике это выражается тем, что подвешенный на нитке магнит обязательно развернется так, что своими полюсами будет указывать на север и юг.

Источник

Как вы понимаете выражение сила есть мера взаимодействия тел

Как следует из опыта, все тела, так или иначе, взаимодействуют друг с другом. Мерой взаимодействия тел или частиц, составляющих тела, является сила ($\overline$). Понятие «сила» появилось как оценка напряжения мышц. Для того чтобы поднять молоток, нажать на курок и т.д. требуется усилие мышц для разных случаев разное. Степень этого напряжения оценивали при помощи силы. Позднее понятие силы стали использовать и для характеристики взаимодействия тел.

В механике термин сила используют как меру взаимодействия тел.

Результат взаимодействия тел проявляется как деформация тела или его ускорение (изменение величины или направления скорости движения). Возможно совместное проявление результатов действия сил (деформация и ускорение одновременно). Каждое проявление силы можно использовать для ее измерения.

Сила характеризуется модулем (величиной), направлением и точкой приложения.

Типы взаимодействия в физике

В настоящее время в физике выделяют следующие типы взаимодействий:

Читайте также:  Как будет по польски ирина

Механика исследует силы, которые появляются при непосредственном контакте тел (силы трения и силы упругости) и силы тяготения.

Любая сила кроме величины (модуля) имеет направление. От величины и направления силы зависит результат ее действия.

Если к материальной точке приложено несколько сил, то их можно заменить одной равнодействующей. Равнодействующая сила равна векторной сумме составляющих ее сил. Равнодействующую можно найти по правилу многоугольника. Если многоугольник сил будет замкнутым, значит, равнодействующая сила равна нулю. Подобная система сил называется уравновешенной.

Вектор силы можно разложить на две составляющие. Часто существует необходимость разложить силу на две составляющие с заданными направлениями.

Основные законы классической динамики

Основная задача динамики состоит в исследовании движения тел в разных системах отсчета и объяснение причин, которые определяют характер движения. Взаимодействие тел, характеризуемое силами, ведет к изменению характера их движения. Основой классической динамики являются законы Ньютона.

Этот закон можно записать в иной форме:

Примеры задач с решением

Решение. В соответствии со вторым законом Ньютона запишем:

Уравнение, связывающее скорость со временем в нашем случае найдем как:

\[F\left(t=2c\right)=1\cdot 12\cdot 2=24\ \left(Н\right).\]

\[\left\langle F\right\rangle =\frac<\Delta p><\Delta t>\left(2.1\right),\]

Подставим вместо скорости правую часть (2.2) в выражение для изменения импульса и из (2.1) имеем:

Источник

Как вы понимаете выражение сила есть мера взаимодействия тел

В инерциальной системе отсчета изменение скорости тела может быть обусловлено только его взаимодействием с другими телами. Для описания взаимодействия между телами вводится физическая величина — сила, дающая количественную меру этого взаимодействия.

Виды сил. Физическая природа взаимодействия может быть различной: существуют гравитационные, электрические, магнитные и другие взаимодействия. В механике физическая природа сил, вызывающих ускорение тела, совершенно несущественна: вопрос о происхождении взаимодействий в механике не ставится и не выясняется. Но для всех видов взаимодействий количественная мера может быть выбрана единым образом — измерять силы различной природы можно в одних и тех же единицах с помощью одних и тех же эталонов. Благодаря такой универсальности механика успешно описывает движения под действием сил любой природы.

Таким образом, определение силы в механике должно отвечать только на вопрос, как измерить силу и каковы ее свойства.

Измерение сил. Существуют различные способы измерения сил. Один из наиболее распространенных способов основан на свойстве сил вызывать упругую деформацию твердых тел.

Деформация твердого тела, например пружины, называется упругой, если тело принимает первоначальные форму и размеры после снятия усилия, вызывающего деформацию. Простейший прибор для измерения сил — это пружинный динамометр. Некоторые модификации этого прибора, например крутильные весы, обладают очень высокой чувствительностью (см., например, рис. 93). Такие весы представляют собой один из самых совершенных физических приборов. С помощью крутильных весов равенство инертной и гравитационной масс, о которых будет идти речь ниже, было установлено с относительной погрешностью, равной 10-12. Такая точность эквивалентна возможности заметить изменение массы корабля водоизмещением в 1000 тонн при добавлении к нему 1 миллиграмма.

Для измерения сил на основе явления упругой деформации можно поступить следующим образом. Выберем и качестве эталона

некоторую пружину и по определению будем считать, что при растяжении на некоторую заданную длину пружина действует на прикрепленное к ее концу тело с силой направленной вдоль оси пружины. Будем также считать, что две любые силы равны и противоположно направлены, если при одновременном действии только этих двух сил тело в инерциальной системе отсчета остается в покое или движется равномерно и прямолинейно. В соответствии с этим определением эталон силы можно воспроизвести в любом числе экземпляров.

Градуировка динамометра. Имея в распоряжении эталонную пружину, можно установить, имеет ли измеряемая сила значение но еще нельзя измерить любую силу. Для того чтобы получить способ измерения любых сил, попробуем сначала добиться того, чтобы тело в инерциальной системе отсчета оставалось в покое при одновременном действии на него трех эталонных сил

Рис. 62. Равновесие при действии трех одинаковых сил

Читайте также:  Как будет на иврите с новым годом

Опыт показывает, что это возможно только в том случае, когда пружины расположены симметрично: их оси лежат в одной плоскости, образуя углы 120° друг с другом (рис. 62 а). Отсюда можно сделать вывод, что действие двух сил под углом 120° друг к другу эквивалентно действию одной силы направленной по диагонали параллелограмма (ромба), построенного на этих силах (рис. 62 б). В этом параллелограмме длина меньшей диагонали равна длине стороны.

Обобщим этот результат и будем считать, что действие на тело двух эталонных сил расположенных под любым углом друг к другу эквивалентно действию одной силы, модуль и направление которой задаются диагональю параллелограмма, построенного на действующих силах как на сторонах. Другими словами, мы предполагаем, что две эталонные силы складываются, как векторы. Эта гипотеза дает возможность проградуировать прибор для измерения

сил — динамометр (рис. 63). Силе уравновешивающей совместное действие двух эталонных сил направленных под углом а друг к другу, мы приписываем модуль и направление, указанное на рисунке.

Сила — вектор. Имея в распоряжении проградуированный динамометр, остается только убедиться на опыте, что все силы, независимо от их физической природы, складываются, как векторы. Действительно, силы упругости, на основе которых создан прибор для измерения сил — динамометр, складываются, как векторы, по принятому определению. Для всех остальных сил такое свойство должно проверяться на опыте.

Пусть, например, на стальной шарик (рис. 64) действуют две силы: сила упругости со стороны динамометра и магнитная сила со стороны постоянного магнита М.

Рис. 63. Сложение сил и градуировка динамометра

Рис. 64. Сложение сил разной физической природы

Силу если бы она действовала отдельно, можно измерить с помощью динамометра. Поэтому можно считать, что в рассматриваемом опыте ее значение известно. При одновременном действии сил и опыт покажет, что шарик будет оставаться в покое, если на него подействовать еще и третьей силой со стороны другого динамометра которая удовлетворяет равенству

На основании описанных свойств можно заменять несколько сил их равнодействующей, равной их векторной сумме, и наоборот,

всякую силу можно раскладывать на составляющие, векторная сумма которых равна данной силе.

Введенный способ измерения сил дает возможность изучать на опыте свойства сил разной физической природы. При этом оказывается, что некоторые виды сил зависят от взаимного расположения взаимодействующих тел. К таким силам относятся, например, гравитационные силы, силы взаимодействия неподвижных электрических зарядов, силы взаимодействия постоянных магнитов и т. д. Другие виды сил зависят от относительной скорости взаимодействующих тел. К таким силам относятся, например, сила трения, силы, действующие со стороны постоянного магнита на движущиеся электрические заряды, и т. д. Однако независимо от этих специфических для каждого вида сил свойств все силы обладают одним универсальным свойством — сообщать ускорение телам, на которые они действуют.

• В каком случае действующие на тело силы считаются одинаковыми?

• Какими достоинствами обладает метод измерения сил, основанный на упругой деформации твердых тел?

• Как можно на опыте установить, что действующая на стальной шарик со стороны постоянного магнита сила является вектором?

• Что значит разложить силу на составляющие? Когда это можно делать? Как могут быть направлены эти составляющие?

Источник

Понятие силы как меры взаимодействия тел. Решение задач. 10 класс. Физика.

Понятие силы как меры взаимодействия тел. Решение задач. 10 класс. Физика.

Вопросы

Задай свой вопрос по этому материалу!

Поделись с друзьями

Комментарии преподавателя

1. Характеристика силы

Любой из нас сталкивался с подобными словосочетаниями: «сила привычки», «сила воли», «сила тока», «сильное чувство», «сильный человек», «сильный ветер» и т.д.

В каждом выражении встречается слово «сила». Что же такое сила?

Это понятие первоначально появилось из ощущения мышечного усилия. Чтобы поднять тяжелый предмет, метнуть копье, нужно некоторое напряжение мышц, причем в различных случаях разное. Степень этого напряжения и оценивалась понятием сила.

В приведенных случаях идет речь о взаимодействии одного тела на другое.

Читайте также:  Как будет по немецки дорогая мама

В результате взаимодействия скорость движения какого-либо тела изменяется.

Например, мяч приобретает скорость при ударе по нему ногой.

Если поставить ногу перед катящимся мячом, то мяч остановится. При помощи клюшки можно изменить направление движения движущейся шайбы.

Во всех случаях тело под воздействием другого тела приходит в движение, изменяет направление своего движения или останавливается.

Любое взаимодействие характеризуется наличием как минимум двух тел. В физике обычно не говорят, какое тело и каким образом действовало на другое тело. Обычно указывают, что сила действует на тело или к физическому телу приложена сила.

Если действует сила на тело, то может увеличиваться или уменьшаться скорость не только всего тела, но и отдельных его частей или изменить взаимное расположение его составляющих.

Например, под действием силы происходит сжатие пружины, растягивание резинового ластика, изгиб упругого предмета и другие изменения формы и размеров тел.

Это тот пример, когда можно сказать, что тело деформируется.

Деформация – изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга.

В большинстве случаев деформация на глаз незаметна.

Под действием различных сил скорость одного и того же тела изменяется

по-разному. Также под действием силы скорость разных тел за одинаковое время может изменяться одинаково. Для этого необходимо приложить разные силы.

То есть результат действия силы зависит от ее числового значения. Числовое значение может быть большим или меньшим.

Например, чтобы привести в движение легковую машину, необходима меньшая сила, чем для грузового автомобиля.

Следовательно, сила – мера взаимодействия тел.

Тела в результате действия силы изменяют свою скорость или деформируются.

Сила – физическая величина, значит, ее можно сравнить с силой, принятой за единицу.

За единицу силы принята сила, которая за время в 1 секунду изменяет скорость тела массой в 1 килограмм на 1 метр в секунду.

Эта единица названа Ньютоном (1Н). В честь великого английского ученого И. Ньютона.

На практике применяются килоньютоны (1кН) и миллиньютоны (1мН).

1кН = 1000Н, 1мН=0,001Н

Чтобы измерить силу, используют специальные приборы, которые называются динамометрами (от греч. динамис – сила, метрео – измеряю).

Они имеют разные конструкции. Но основная их часть – стальная пружина, которой придают разную форму в зависимости от назначения прибора.

2. Сила – причина изменения скорости

Сила, как и любая другая векторная величина, характеризуется не только числовым значением, но и направлением.

В какую сторону толкаем мы тележку, в ту сторону она и катится. Сила направлена от нас по пути движения тележки.

Силу обозначают буквой F со стрелочкой, а ее модуль – этой же буквой F, но без стрелочки.

Силу на чертеже изображают в виде стрелок. Размер этих стрелок должен соответствовать модулю силы.

Чем короче стрелка, тем меньше значение силы.

Сила всегда приложена к определенной точке, что указывают на чертежах. Начало стрелки есть точка приложения силы.

Скорость движения тела не изменяется, если сила не приложена к телу. Если же приложена некоторая сила к телу, то скорость его движения меняется. Чем меньше сила, тем слабее изменение скорости. И наоборот.

Сила – векторная величина, и в любой момент времени она характеризуется:

1) точкой приложения,

2) числовым значением,

3) направлением в пространстве.

3. Краткий итог урока

Сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного физического тела на другое, в результате которого оно изменяет свою скорость.

Деформация – изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга.

1 Ньютон – сила, под действием которой тело массой в 1 кг каждую секунду изменяет свою скорость на 1 м/с.

1) числовым значением,

2) направлением в пространстве,

3) точкой приложения.

Домашняя работа

Задание 1. Ответь на вопросы.

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Источник

Имя, Названия, Аббревиатуры, Сокращения
Добавить комментарий