2.3. Третий закон Ньютона Воздействие тел друг на друга всегда носит характер взаимодействия. Если тело 2 действует на тело 1 с силой ,то и тело 1 действует на тело 2 с силой .

Третий закон Ньютона утверждает, что силы взаимодействия двух материальных точек равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки:

. (5)

Таким образом, силы всегда попарно возникают, они приложены к разным телам, и поэтому не могут уравновесить друг друга.

2.4. Силы

Все силы, встречающиеся в природе, сводятся к силам гравитационного притяжения, электромагнитным силам, слабым и сильным взаимодействиям.

Сильные и слабые взаимодействия проявляются в атомных ядрах и в мире элементарных частиц. Они действуют на малых расстояниях: сильные – на расстояниях порядка 10^-15 м, слабые - на расстояниях порядка 10^-18 м.

В макромире, который только и изучает классическая механика, от сильных и слабых взаимодействий можно отвлечься.

В механике различают гравитационные силы, упругие силы и силы трения. Упругие силы и силы трения являются по своей природе электромагнитными.

2.4.1. Сила гравитации, сила тяжести и вес

Сила гравитационного взаимодействия двух материальных точек

.

Здесь r – расстояние между точками, m₁ и т₂ – их массы, G - коэффициент пропорциональности, называемый гравитационной постоянной, . Вблизи поверхности Земли все тела падают с одинаковым ускорением, которое называют ускорением свободного падения и обозначают буквой g, g = 9,81м/с². Отсюда вытекает – на всякое тело действует сила, которую называют силой тяжести (рис. 1, 2).

Вес тела – это сила , с которой тело действует на подвес или опору вследствие гравитационного притяжения к Земле (рис. 1, 2).

2.4.2. Упругие силы

Они возникают при деформации тела и направлены в сторону обратную смещению (рис. 3). Для малых деформаций справедливо (закон Гука):

, (7)

где k – коэффициент пропорциональности.

Для пружины он называется коэффициентом жесткости, измеряется в Н/м.

2.4.3. Силы трения

Они появляются при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга.

Трение, возникающее при относительном перемещении тел называется внешним трением; если при этом нет смазки, то трение называют сухим

Рис. 4

, (8)

т.е. сила трения пропорциональна величине силы нормального давления , – коэффициент трения, безразмерная величина. Он зависит от природы и состояния трущихся поверхностей, а в случае скольжения – еще и от скорости тела.

Трение между частями одного и того же сплошного тела (например, жидкости или газа) называется внутренним трением. Для него при небольших скоростях

, (9)

где r – коэффициент сопротивления, имеющий размерность (кг/с).

Л Е К Ц И Я № 3. З А К О Н С О Х Р А Н Е Н И Я И М П У Л Ь С А

Совокупность тел, выделенных для рассмотрения, называется механической системой.

Тела системы могут взаимодействовать как между собой, так и с телами, не входящими в систему. В соответствии с этим силы, действующие на тела системы, подразделяются на внутренние и внешние.

Система, в которой внешние силы отсутствуют, называется замкнутой.

Для замкнутой системы остаются постоянными (сохраняются) три физические величины: импульс, энергия и момент импульса.

Соответственно формулируются три закона сохранения.