Питання 8: Механічна сила. Сили в природі

На перший погляд здається, що ми взялися за непосильну і нездійсненне завдання: тіл на Землі і поза нею нескінченна безліч. Вони взаємодіють по-різному. Так, наприклад, камінь падає на Землю; електровоз тягне поїзд; нога футболіста вдаряє по м’ячу; потерта об хутро ебонітова паличка притягує легкі папірці, магніт притягує залізні ошурки; провідник зі струмом повертає стрілку компаса; взаємодіють Місяць і Земля, а разом вони взаємодіють з Сонцем; взаємодіють зірки і зоряні системи, промінь світла відбивається від дзеркала і т. д. Подібним прикладам немає кінця. Схоже, що в природі існує нескінченна безліч взаємодій (сил)? Виявляється, ні!

Чотири типи сил. У безмежних просторах Всесвіту, на нашій планеті, в будь-якій речовині, в живих організмах, в атомах, в атомних ядрах і в світі елементарних частинок ми зустрічаємося з проявом всього лише чотирьох типів сил: гравітаційних, електромагнітних, сильних (ядерних) і слабких.

Важливо.Гравітаційні сили, або сили всесвітнього тяжіння, діють між усіма тілами, що мають масу, – всі тіла притягуються одне до одного.

Але це тяжіння істотно зазвичай лише тоді, коли хоча б одне з взаємодіючих тіл так само велике, як Земля або Місяць. Інакше ці сили настільки малі, що ними можна знехтувати.

Припустіть, в яких випадках гравітаційна сила може змінити траєкторію руху Землі.

Важливо.Електромагнітні сили діють між частинками, що мають електричні заряди.

Питання 9: Другий закон динаміки. Маса і її вимірювання

Отже, стан спокою й рівномірний прямолінійний руху рівно- правні. Змінити ці стани руху тіл, тобто надати їм прискорення, можна за допомогою сил. Сила - це фізична величина, що визна- чає зміну стану руху тіл, і яка виникає в результаті взаємодії тіл. Коли ми говоримо, що на тіло діє сила, то розуміємо, що на це тіло діє якесь інше тіло, і в результаті цього впливу змінюється стан розглянутого тіла - змінюється швидкість руху або з'являється де- формація. Сила - величина векторна, тобто вона повністю визначе- на, якщо зазначено її чисельне значення, напрям й точку прикла- дання сили. Пряму, проведену через точку прикладання сили в напрямку її дії, називають лінією дії сили. Результат дії сили на аб- солютно тверде тіло не зміниться при переносі точки прикладання сили уздовж лінії дії сили. Основне завдання механіки полягає у встановленні законів руху тіл під дією прикладених до них сил. Досвід показує, що всяке тіло "чинить опір" при будь-яких спробах змінити його швидкість, як по величині, так і по напрямку. Ця властивість називається інертністю тіла. На практиці інерт- ність проявляється в тім, що швидкість тіла не можна змінити мит- тєво. Якщо рівні сили діють на різні тіла протягом однакових проміжків часу, то зміна швидкостей цих тіл буде різною. Про тіло, у якого зміна швидкості буде найменшою, говорять, що воно має більшу інертність. Мірою інертності тіла служить величина, що називається масою цього тіла. Маса - величина адитивна, тобто маса тіла дорівнює сумі мас всіх частин тіла. У системі СІ маса тіла вимірюється в кілограмах [кг]. Співвідношення, що встановлює зв'язок між мірою інертності тіла, тобто його масою, і прискоренням, що набуває тіло під дією прикладеної до тіла сили, було встановлено І. Ньютоном на підставі великої кількості дослідних даних і називається 2-м законом Нью- тона. Прискорення, що надане діючою на матеріальну точку (тіло) силою, прямо пропорційне цій силі, збігається з нею за напрямком й обернено пропорційне масі цього тіла. = m r r F a . (2.1) Одиниця сили називається Ньютоном (Н). З виразу (2.1) вип- ливає, що розмірність 2 кг м Η = с ⋅ . Якщо на матеріальну точку од- ночасно діють кілька сил, то кожна з них надає матеріальній точці таке ж прискорення, якби інших сил не було, тобто 1 1 N N i i i = = m = = ∑ ∑ r r r i F a a . (2.2) Це положення називають принципом незалежності дії сил, або принципом суперпозиції рухів. Якщо на матеріальну точку одно- часно діє кілька сил, то в другому законі Ньютона під силою ми ро- зуміємо рівнодіючу всіх сил: 1 N i= = ∑ r r F Fi