может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
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.
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. Итак, 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.
Когда 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.