Силы в природе

Механическое взаимодействие тел обусловлено их упругостью и свойством притягиваться друг к другу. Причина упругости кроется в электрическом взаимодействии (притяжении и отталкивании ) атомов и молекул, составляющих тела. Свойство притягиваться друг к другу проявляют все тела, имеющие массу.

1.СИЛА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ: - это сила, возникающая между двумя телами, обладающими гравитационной массой. (инертная масса отвечает за свойство тела сопротивляться изменению скорости, а гравитационная - за величину силы притяжения между телами).

Сила всемирного тяготения является силой притяжения. Это центральная сила так, как она направлена вдоль прямой, соединяющей оба тела. Опытным путём Ньютон пришел к формуле, позволяющей определять численное значение этой силы:

F = G (2.5)

сила взаимодействия между двумя телами прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Коэффициент пропорциональности ( G ) носит название гравитационной постоянной. Из (2.6) следует, что гравитационная постоянная численно равна силе взаимодействия между двумя телами массой 1кг каждое, находящимися на расстоянии 1м.

Эта сила равна G = 6,67 10 [ ] (2.6)

Существуют ограничения на применение формулы (2.5). Она применима лишь для материальных точек (расстояние между телами много больше их размеров) и тел сферической формы (в этом случае R - расстояние между их центрами.(см рис.).

2. Сила тяжести

Запишем формулу закона всемирного тяготения для какого - либо тела, которое находится на высоте h от поверхности Земли. С другой стороны по второму закону эта сила равна

F = G = mа

сокращая на m получим:

а = g = (2.7)

g - ускорение с которым двигается тело только под действием силы притяжения со стороны Земли - ускорение свободного падения.

Сокращение возможно лишь потому, что гравитационная масса m (в левой части) равна инертной массе m (в правой части) в пределах технических возможностей проверки данного утверждения.

Вблизи поверхности Земли (h = 0): g =G = 9,8 м/с (2.8)

3.Вес тела:

- это сила с которой тело действует на горизонтальную поверхность или вертикальную нить.

обозначение: Р

единицы измерения [ H ]

исходя из определения, для того чтобы найти вес тела необходимо найти или вертикальную составляющую силы натяжения или вертикальную составляющую силы реакции опоры. Они и будут численно равны весу (учтите, что вес - сила, приложенная к нити или поверхности).

Рассмотрим возможные случаи:

1. Тело покоится на горизонтальной поверхности. В этом случае сила реакции опоры равна силе тяжести

и следовательно вес будет вычисляться по формуле:

Р = mg (2.9)

2. Тело, подвешенное на нити движется вертикально вверх с ускорением а. Используя второй закон получим формулу:

Р = m(a + g) (2.10)

т.е. вес тела увеличивается.

3. Тело, подвешенное на нити движется с ускорением вертикально вниз. В этом случае вес вычисляется по формуле:

Р = m(g - a) (2.11)

т.е. вес тела уменьшается

Исходя из (2.11) в случае если тело движется вертикально вниз с ускорением g то вес тела равен нулю (тело движется только под действием силы тяжести). Такое состояние тела называют невесомостью. В общем случае можно сказать, что явление невесомости возникает в случае когда тело движется только под действием силы всемирного тяготения.

задание Покажите что при движении тела с постоянной скоростью по выпуклой или вогнутой поверхности радиусом R вес тела вычисляется по формулам (210) или (211) соответственно Сделайте рисунки