Проявления взаимодействия тел. Сила

Рис. 1

Воздействие одного тела на другое проявляется в изменении формы каждого из них (деформация) или характера движения, например, в изменении направления или модуля вектора скорости (рис. 1).

Воздействие тел друг на друга в физике характеризуется силой. Сила – количественная мера воздействия одного тела на другое. Проявление воздействия меняется в зависимости от значения силы, направления ее действия и точки приложения, поэтому сила – векторная величина. Воздействие на рассматриваемое тело других тел изображается векторами, число которых равно числу воздействующих тел. Одно тело – одна сила, следовательно, и один вектор.

 

В механике рассматривают одну бесконтактную дальнодействующую силу – силу всемирного тяготения, которая может действовать на рассматриваемое тело на большом расстоянии (например, Земля притягивает Луну), и две контактные силы: силу упругости и силу реакции. В таблице показаны примеры изображения этих сил.

Графическое изображение сил	Направление и точка приложения
	Сила тяжести направлена к центру Земли, приложена к центру тяжести тела
	Сила упругости направлена вдоль нити, стержня или пружины. Сила приложена в точке контакта. В случае стержня может быть направлена произвольно
	Сила реакции: в общем случае направление не определено. Сила приложена в точке соприкосновения тел

В СИ сила выражается в ньютонах. Сила, равная 1 H, сообщает эталонному телу массой 1 кг ускорение 1 м/с².

Однако эталоном воздействия одного тела на другое могли бы служить, например, деформация стандартной пружины или изменение скорости стандартного тела.

Равнодействующая нескольких сил – сила, эквивалентная данной системе сил, т.е. сила, вызывающая такое же механическое воздействие на рассматриваемое тело, что и система сил.

Равнодействующая сила равна векторной сумме всех сил, приложенных к материальной точке. Это еще раз подчеркивает, что сила – векторная величина.

Если в инерциальной системе отсчета тело покоится, то это значит, что действие сил, приложенных к телу, скомпенсировано, или равнодействующая этих сил равна нулю.

Рис. 2

Принцип суперпозиции сил констатирует, что другие тела действуют на данное тело независимо друг от друга, присутствие одного тела никак не влияет на действие другого.

Принцип суперпозиции сил позволяет когда это удобно, рассматривать одну силу как сумму нескольких сил, называемых составляющими данной силы. Так, силу реакции чаще всего рассматривают как сумму нормальной составляющей силы реакции поверхности и силы трения (рис. 2)

Законы динамики Ньютона.

 

Второй закон Ньютона

Если в инерциальной системе отсчета на материальную точку массой m оказывается воздействие со стороны других тел, характеризуемое равнодействующей силой , то эта материальная точка движется ускоренно. Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей силы , а модуль ускорения равен отношению модуля силы к массе материальной точки:

.

Коэффициент пропорциональности m является скалярной положительной величиной, характеризующей способность тела реагировать на воздействие других тел (инертность тела), поэтому называется инертной массой материальной точки. Он не зависит ни от положения этой точки относительно воздействующих тел, ни от ее скорости, ни от значения и направления действующей силы, или от ее природы.