Виды сил в механике. Принцип суперпозиций.

1) Силы тяготения (гравитационные силы)

В системе отсчета, связанной с Землей, на тело массой действует сила ,

называемая силой тяжести – сила, с которой тело притягивается Землей. Под действием этой силы все тела падают на Землю с одинаковым ускорением , называемым ускорением свободного падения.

Весом тела называется сила, с которой тело вследствие тяготения к Земле действует на опору или подвес.

Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется лишь тогда, когда на тело кроме силы тяжести действуют еще другие силы. Сила тяжести равна весу тела только в том случае, когда ускорение тела относительно земли равно нуля. В противном случае , где - ускорение тела с опорой относительно Земли. Если тело свободно движется в поле силы тяготения, то и вес тела равен нулю, т.е. тело будет невесомым.

2) Сила трения скольжения возникает при скольжении данного тела по поверхности другого: ,

где - коэффициент трения скольжения, зависящий от природы и состояния трущихся поверхностей; - сила нормального давления, прижимающая трущиеся поверхности друг к другу. Сила трения направлена по касательной к трущимся поверхностям в сторону, противоположную движению данного тела относительно другого.

3) Сила упругости возникает в результате взаимодействия тел, сопровождающегося их деформацией. Она пропорциональна смещению частиц из положения равновесия и направлена к равновесному положению. Примером является сила упругой деформации пружины при растяжении или сжатии: ,

где - жесткость пружины; - упругая деформация.

Принцип суперпозиции – один из самых общих законов во многих разделах физики.

Принцип суперпозиции сил – действующая на тело результирующая сила равна векторной сумме всех сил, действующих на него. На любое движущееся тело действует не одна, а несколько сил одновременно. Например, на висящее на пружине тело действуют сила тяжести и сила упругости пружины. Силы суммируются и несколько сил, приложенных к телу, заменяются одной суммарной силой , которая равноценна по своему действию этим силам. Сила, производящая на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

 

 

В этом состоит принцип суперпозиции (наложения) сил.

Чтобы найти равнодействующую силу, используют правила сложения векторов (поскольку сила – векторная величина).

Две силы, равные по величине и направленные вдоль одной прямой в противоположные стороны, уравновешивают (компенсируют) друг друга. Равнодействующая таких сил всегда равна нулю, следовательно не может изменить скорость тела.

Чтобы изменить скорость тела относительно земли необходимо, чтобы равнодействующая всех приложенных к телу сил была отлична от нуля. Если тело движется в направлении равнодействующей силы, его скорость возрастает, в противоположном направлении – убывает. Следовательно, направление скорости не всегда совпадает с направлением действующей силы F, однако изменение направления скорости (и направление ускорения) всегда совпадает с направлением действующей силы.