2. Сила – мера взаимодействия

Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. В механике силы могут иметь различную физическую природу: сила трения, сила тяжести, сила упругости т. д.

Сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного тела на другое.

Признаки действия силы: изменение скорости или направления движения, изменение формы или размеров тела.

Рис.10. На рисунках и чертежах силу изображают в виде стрелки.

Для измерения сил служит измерительный прибор динамометр (греч. «динамис» – сила). Основные его части – упругая пружина со стрелкой и корпус со шкалой.

Единица силы называется 1 Ньютон (1 Н). Силой в 1 Ньютон назвали такую силу, которая, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м/с.

Итак, взаимодействием тел принято называть взаимное влияние тел на движение каждого из них.

Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

3. Земное притяжение

В первом в ряду сил стоит, конечно же, сила, которая обеспечивает движение небесных тел. То есть сила, которая правит мирами, как говорили в позапрошлом веке. Это гравитационная сила.

Давайте рассмотрим следующий немаловажный, наверное, исторический факт. Дело все в том, что, как вы понимаете, людей интересовали не только движения тел на Земле, но и, конечно же, интересовал вопрос движения планет. Начиная со времен Галилея, когда был изобретен телескоп, люди наблюдали за небесными телами. Фиксировали их положения на небесной сфере, на небосводе. И тем самым получали результаты того, как планеты, звезды перемещаются по небу. Роберт Гук догадался, что именно Солнце притягивает к себе все планеты, что движение планет обеспечивается именно Солнцем.

  

Силы взаимодействия между планетами и между планетами и Солнцем стали называть гравитационными. От слова «гравио», что в переводе с латинского обозначает тяжесть. Вот что мы теперь подразумеваем под гравитационными силами. Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной, способность притягиваться друг к другу стали называть всемирным тяготением. А само явление стали называть гравитацией.

И еще одна очень важная особенность. Можно отметить тот факт, что гравитационное взаимодействие зависит от массы тела. Причем чем масса больше, тем и гравитационное взаимодействие будет больше, оно будет более интенсивным.

 

Все тела, которые находятся вблизи поверхности Земли, взаимодействуют с Землей, притягиваются к Земле.

4. Взаимодействие заряженных тел

  В современном мире мы постоянно сталкиваемся с электричеством на бытовом уровне и уже не можем представить свою жизнь без компьютера, телевизора, холодильника, электроосвещения и т. п. Все эти приборы, насколько известно, работают благодаря электрическому току и окружают нас повсеместно. Даже изначально не полностью зависящие от электричества технологии, такие как работа двигателя внутреннего сгорания в автомобиле, начинают медленно отходить в историю, и их место активно занимают электродвигатели. Так откуда же пошло такое слово, как «электрический»?

Слово «электрический» происходит от греческого слова «электрон», что в переводе означает «янтарь» (ископаемая смола, рис. 11). Хотя следует, конечно же, сразу оговорить, что непосредственной связи между всеми электрическими явлениями и янтарем нет, и мы немного позже поймем, откуда взялась такая ассоциация у древних ученых.

 

Рис. 11. Янтарь

Первые наблюдения электрических явлений относят к 5–6 в. до н. э. Считается, что Фалес Милетский (древнегреческий философ и математик из Милета, рис.12) впервые пронаблюдал электрическое взаимодействие тел. Он провел следующий опыт: натер янтарь мехом, затем приблизил его к небольшим телам (пылинкам, стружке или перьям) и пронаблюдал, что эти тела стали притягиваться к янтарю без объяснимой на то время причины. Фалес был не единственным ученым, который впоследствии активно проводил электрические опыты с янтарем, что и привело к возникновению слова «электрон» и понятию «электрический».

Рис. 12. Фалес Милетский

Смоделируем аналогичные опыты с электрическим взаимодействием тел, для этого возьмем мелко нарезанную бумагу, стеклянную палочку и лист бумаги. Если натереть стеклянную палочку о лист бумаги, а затем подвести ее к мелко нарезанным бумажкам, то будет виден эффект притяжения мелких кусочков к стеклянной палочке (рис. 13).

Рис. 13

Интересен тот факт, что впервые такой процесс был достаточно полно объяснен только в 16 веке. Тогда стало известно, что существует два вида электричества, и они взаимодействуют друг с другом. Понятие электрического взаимодействия появилось в середине 18 века и связано с именем американского ученого Бенджамина Франклина (рис. 14). Именно он впервые ввел такое понятие, как электрический заряд.

Рис. 14. Бенджамин Франклин

Электрический заряд – физическая величина, которая характеризует величину взаимодействия заряженных тел.

То, что мы имели возможность пронаблюдать на опыте с притяжением бумажек к наэлектризованной палочке, доказывает наличие сил электрического взаимодействия, а величину этих сил характеризует такое понятие, как заряд. То, что силы электрического взаимодействия могут быть различными, легко проверяется экспериментальным путем, например, при натирании одной и той же палочки с различной интенсивностью.