3. Деякі попередні відомості з фізики, математики та метрології

3.1. Поняття сили

Сила – це міра механічної взаємодії тіл, яка визначає інтен-сивність і напрям цієї взаємодії.

Третій закон Ньютона: сила дії і сила протидії завжди однакові за розміром і протилежно направлені.

Згідно з цим законом сила дії може виникнути лише тоді, коли існує якась сила протидії (сила реакції).

Третій закон Ньютона дозволяє спрощувати розв’язок багатьох задач.

Задача 1. На дорозі зіткнулись легковий автомобіль масою 1 т і вантажівка масою 3 т. Яким чином сила удару, яка виникла у момент зіткнення, розподілилась між цими автомобілями?

Розв’язок. Згідно з третім законом Ньютона сила дії завжди дорівнює силі протидії. Це означає, що сила удару у точці зіткнення автомобілів однакова. Але наслідки дії цієї сили на той і інший автомобілі різні. Оскільки маса легковика утричі менша за масу вантажівки, то це викличе утричі більше сповільнення всіх частин легковика, ніж вантажівки. Це означає, що на кожну складову частину легковика у момент удару діятимуть утричі більші сили інерції, ніж на складові частини вантажівки. Тобто пошкодження легковика і травмування його пасажирів будуть набагато більшими, ніж у вантажівки.

Задача 2. Крапля дощу масою падає вниз з деякою сталою швидкістю. Чому дорівнює сила опору повітря рухові краплі?

Розв’язок. Сила дії нам відома, це сила тяжіння краплі . Оскільки крапля рухається зі сталою швидкістю, то сила тяжіння краплі зустрічає протидію лише у вигляді сили опору повітря .

Згідно з третім законом Ньютона сила протидії (опору повітря ) завжди дорівнює силі дії (силі тяжіння ). Тобто сила опору повітря дорівнює силі тяжіння краплі:

.

3.2. Одиниці вимірювання фізичних величин

Швидкість обертального руху. У побуті і виробничій діяльності швидкість обертального руху (частоту) прийнято визначати у обертах за одну хвилину (об/хв). Але у міжнародній системі одиниць такої одиниці вимірювання немає.

Проте у ній є така одиниця. як кутова частота (або кутова швидкість) , яка виражається у кількості радіанів за секунду і позначається як рад/с. Вона приблизно у 10 разів менша за частоту п, визначену у об/хв.:

.

Сила. У міжнародній системі одиниць сила вимірюється у ньютонах (Н) та похідних від неї одиницях (кН тощо). Але у спеціальних галузях науки, промисловості та господарства дозволяється застосування позасистемної одиниці «кілограмсила» (кгс), яка дорівнює 9,81 Н. Ми інколи будемо користуватися і цією одиницею

Питомі одиниці вимірювання. Багато одиниць вимірювання є питомими, які вказують на кількість одиниць однієї фізичної величини, що припадає на одну одиницю іншої фізичної величини. Це такі одиниці:

• швидкість руху. Вона вказує, скільки одиниць вимірювання шляху припадає на одну одиницю вимірювання часу: м/с, км/год тощо;

• витрата палива– літрів на 100 км шляху;

Безрозмірністні питомі одиниці вимірювання. Існують також питомі одиниці, які вказують скільки одиниць деякої фізичної величини припадає на одну одиницю такої ж самої фізичної величини. Такі питомі одиниці є безрозмірністними:

• ступінь стиску двигуна: він показує, скільки одиниць повного об’єму двигуна припадає на одну одиницю об’єму камери згоряння;

• коефіцієнт корисної дії будь-якого механізму: скільки одиниць корисної енергії припадає на одну одиницю загальної енергії.