Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Существует три вида сил: а) гравитационные силы; б) электромагнитные силы; в) ядерные силы.
Гравитационные силы
Рисунок 1.1 демонстрирует гравитационную силу, действующую на три яблока: висящее на дереве, свободно падающее и находящееся в покое на земле. Рисунок также иллюстрирует различие между контактными силами и дистанционными силами (бесконтактными). На яблоко, висящее на дереве, действует сила, называемая «вес яблока»; это бесконтактная сила, источником которой является тяга (притяжение) Земли. (Существует также равная и противоположная сила притяжения яблоком Земли, но эффект этой тяги настолько мал, что ею можно пренебречь.)
Вес яблока действует на ветку дерева с силой Р; значение Р равно W. Действие яблока Р на ветку является контактной силой, и ветка действует на яблоко с силой, равной и противоположной весу яблока. Сила реакции Т равна по величине Р, которая со своей стороны равна W.
Диаграмма сил свободного тела
В физике часто бывает необходимо рассмотреть эффект действия сил на отдельное тело. Весьма важно, чтобы были учтены все силы, действующие на выбранное тело; полезно также понимать, какие объекты или тела оказывают эти силовые воздействия.
Рассмотрим яблоко, висящее на ветке дерева. На него действуют две силы Т и W. Таким образом, неподвижное яблоко и действующие на него силы могут быть показаны отдельной точкой, из которой прочерчены направленная вертикально вверх сила Т и направленная вертикально вниз сила W. Этот чертеж показан рядом с яблоком на рисунке 1.1 и называется диаграммой сил свободного тела.
Подобная диаграмма сил должна быть изображена в каждом случае для рассматриваемого объекта. Обратите внимание, что слова «действует на яблоко» присутствуют в описании обеих сил — Т и W; сила Р, которая действует «на ветку», не включена в диаграмму. Условимся называть силы, направленные вверх, положительными ( + ), а вниз — отрицательными (—). Длины линий, представляющих эти силы, показывают относительную величину их действия.
Теперь представим свободно падающее яблоко, которое вот-вот ударит мальчика, сидящего под деревом. Существует неуравновешенная сила (вес W), действующая на яблоко, которая заставляет его двигаться с ускорением по направлению к Земле. Эта (бесконтактная) сила представлена вертикально действующей силой W в точке, где находится яблоко. Поскольку яблоко находится над землей, оно имеет потенциальную (или накопленную) энергию; эта энергия превращается в кинетическую энергию (1/2 mv2) по мере того, как яблоко падает, так что мальчик скоро почувствует это, когда яблоко стукнет его по голове!
И наконец, представим третье яблоко, которое покоится на земле. На первый взгляд силы, показанные на диаграмме, выглядят так же как и в случае с первым яблоком. Однако при ближайшем рассмотрении мы видим, что вес W яблока заставляет его давить вниз на землю, а земля также давит на яблоко вверх с силой R. Для того чтобы яблоко оставалось в покое (в равновесии), нужно, чтобы сила притяжения W, действующая на яблоко со стороны Земли, уравновесила направленную вверх силу реакции опоры R, поскольку только эти две силы действуют на яблоко. Обратите внимание, что линия действия силы давления на яблоко со стороны поверхности Земли и силы упругости ветки проходит через центр тяжести яблока и направление этих сил одинаково в обоих случаях.
