Электрические силы    

    Электрические силы

    Два одинаковых шара, покрытые металлом, подвешены к стержню так, что расстояние между ними может ме­няться. На рисунке 1.3, а шары пока­заны на малом расстоянии друг от друга в равновесии. На-каждый шар действуют две силы W и Т, которые равны, противоположно направлены и действуют вдоль одной и той же пря­мой. W — вес, т. е. сила, обусловли­вающая притяжение шара к Земле, направлена вниз; Т — сила, направ­ленная вверх, которая называется си­лой натяжения нити. Когда каждый шар в равновесии, то Т— W = 0.

    Что такое натяжение нити можно кратко объяснить так. Представьте, что нить находится под действием двух сил:

    а) направленной вниз силы дейст­вия шара и

    б) направленной вверх силы действия стержня. Эти две внеш­ние силы стремятся растянуть нить. В свою очередь нить действует на шар и стержень, противодействуя растя­жению. Эти две силы, действующие на шар и стержень, равны и противо­положны.   Поскольку  здесь  мы рассматриваем только равновесие шара, то существенна лишь сила Т с кото­рой нить действует на шар.

    Электростатическое воздействие

    Другой момент, которым можно пренебречь,— это наличие чрезвычай­но малой гравитационной силы при­тяжения F = G(m1m2/r2) между масса­ми двух шаров. Для малых масс эта сила мала, и ее можно не принимать во внимание. Но если одна масса, на­пример  m1 — масса Земли, то сила F  значительна и для тела с массой m2 равна его весу. Если придать обоим шарам малые положительные заряды (+ 5 единиц), то шары отодвинутся немного друг от друга благодаря электрической силе отталкивания ri. Нить подвеса откло­нится на небольшой угол 01по отноше­нию к вертикали в результате дейст­вия трех сил — W, F1 и Т1— на каж­дый шар. Бесконтактные силы W и F заставляют оказывать растягивающее действие на нить при угле 01по отно­шению к вертикали. Равная и проти­воположная сила натяжения Т1 нити поддерживает шар в равновесии. Та­ким образом, W  и F  вместе дают результирующую силу, которая равна и противоположна T1, и действует по той же прямой линии, что и Т1.

    На рисунке 1.3, 6 нити на стержне были сдвинуты ближе друг к другу так, чтобы незаряженные шары соприкасались. Когда каждому из них придается заряд +5 единиц, они от­талкиваются друг от друга с силой F~2, большей, чем Ft, что демонстри­руется увеличением угла отклоне­ния 02 нитей. Силы электростатического воздействияИтак, если расстояние между двумя зарядами уменьшено, то сила отталкивания между ними уве­личивается. Если заряд на каждом шаре увеличен до +10 единиц (рис. 1.3, в), то угол отклонения ни­тей  увеличивается  еще  больше — до 6з, это показывает, что сила увели­чивается вместе с увеличением заряда. Как и прежде, силы Р и W , пока­занные на диаграмме сил свободно­го тела, должны быть в равновесии. Эти опыты показывают, что элект­рическая сила отталкивания F между двумя заряженными объектами увели­чивается по мере уменьшения расстоя­ния d между зарядами и по мере уве­личения заряда. На рисунке 1.4 упрощенно показано, как сила взаимодействия зависит от среды между двумя заряженными (или на­магниченными) объектами. На рисун­ке 1.4, а две металлические пластины с противоположными зарядами при­тягиваются друг к другу с силой F. Когда между этими пластинами встав­лен кусок парафина, то силы притя­жения уменьшаются до F2. На рисун­ке 1.4, б  показано, что достаточно уда­лить гвоздь на некоторое расстояние от полюса магнита, чтобы он не дви­гался по направлению к нему. Влияние среды на силы взаимодействияКогда между гвоздем и магнитом помещен кусок дерева, то и гвоздь, и магнит остаются на своих местах. Однако если между магнитом и гвоздем помещен кусок мягкого железа, то сила притя­жения увеличивается и гвоздь начи­нает двигаться к куску мягкого же­леза.

    Поскольку все объекты имеют мас­су, то, находясь на поверхности Земли или возле нее, они будут подвержены действию силы тяжести, называемой весом объекта, и должны упасть, если они уже не упали, на землю или на другой объект, находящийся на их пути. Если объект находится в состоя­нии покоя над поверхностью Земли или на ней, то на него должны воз­действовать по крайнеймере две силы: сила тяжести, действующая верти­кально вниз, и не менее одной силы, направленной по той же прямой вверх (результирующей силы), равной по величине. Объект не будет испытывать воздействия результирующей силы, поскольку она равна нулю, и будет оставаться в состоянии покоя.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved