Понятие силы

Введение

Первые представления о силе связываются у нас с мускульными напряжениями рук, ног – с мускульной силой. Словами «сильный»‚ «слабый» мы в обыденной жизни часто характеризуем действие одного тела на другое, например действие руки на мяч, действие пружины на боек затвора винтовки, давление пара на поршень паровой машины и т. д.

Из прошлого урока мы с вами знаем, что изменение скорости тела происходит из-за взаимодействия его с другими телами. Для того чтобы подробно описать поведение тел при взаимодействии, вводится понятие сила.

Сила

Сила – это физическая величина, в результате действия которой тело изменяет свою скорость или деформируется.

Сила характеризуется величиной и направлением (рис. 1).

Рис. 1. Направление действия силы

На тело всегда действует не сила, а другое тело. Сила – это мера взаимодействия тел.

---

Действуют ли на тело силы?

В физике часто говорят, что на какое-то тело действует сила. Верно ли данное утверждение?

Сила – это мера воздействия. То есть на тело действует не сила, а другое тело. Сила лишь показывает меру того, как эти тела взаимодействуют. Приведем пример. Если вы катаетесь на коньках и сталкиваетесь с другим конькобежцем, то в этом случае некорректно говорить, что вы столкнулись с его массой и скоростью, хотя с помощью массы и скорости можно измерить последствия столкновения. Но все же вы столкнулись именно с конькобежцем.

Однако в языке устоялось выражение «действует сила», поскольку не всегда удобно говорить, что на тело в результате гравитационного взаимодействия действует Земля. Проще сказать, что на тело действует сила тяжести. Важно понимать, что подразумевается под этим выражением.  

Обозначается сила следующим образом: .  В системе СИ сила измеряется в ньютонах:

Стрелка сверху указывает на то, что это векторная величина, следовательно, вектор всегда должен соотноситься с СО. Если сила направлена в ту же сторону что и ось , то ее проекция будет положительной, если против – отрицательной (рис. 2). То есть знак около значения силы указывает на ее направление относительно оси.

Рис. 2. Проекции силы на ось

Измерение силы

Сила измеряется с помощью специального прибора. Этот прибор называется динамометром. Динамометр – это прибор для измерения силы или момента силы, он состоит из силового звена (упругого элемента) и отсчетного устройства (рис. 3).

Рис. 3. Динамометр

1 Н – это сила, с которой тело массой приблизительно 100 грамм притягивается к Земле.

Для того чтобы понять, что такое сила в один ньютон, нам нужно вспомнить, что сила, приложенная к телу, изменяет его скорость. Кроме того, вспомним об инертности тел, которая, как мы помним, связана с их массой. Итак:

1 Н– это такая сила, которая меняет скорость тела массой в 1 кг на 1 м/с за каждую секунду.

Примерами сил могут служить:

• Сила тяжести – сила, действующая на тело в результате гравитационного взаимодействия.
• Сила упругости – сила, с которой тело сопротивляется внешней нагрузке. Ее причиной является электромагнитное взаимодействие молекул тела.
• Сила Архимеда – сила, связанная с тем, что тело вытесняет некий объем жидкости или газа.
• Сила реакции опоры – сила, с которой опора действует на тело, находящееся на ней.
• Сила трения – сила сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей тел.
• Сила поверхностного натяжения – сила, возникающая на границе раздела двух сред.
• Вес тела – сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес.

Выводы

Итак, из этого урока мы с вами углубили свое понимание понятия силы. Мы вспомнили единицы измерения силы и прибор, с помощью которого измеряется сила.

 

Список литературы

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
2. А.П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. – М.: Дрофа, 2006.
3. О.Я. Савченко. Задачи по физике. – М.: Наука, 1988.
4. А.В. Перышкин, В.В. Крауклис. Курс физики. Т. 1. – М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет портал «Youtube» (Источник).
2. Интернет портал «Youtube» (Источник). 

 

Домашнее задание

1. Решив задачи к данному уроку, вы сможете подготовиться к вопросам 2 ГИА и вопросам А2–А4 ЕГЭ.
2. Задачи 131, 135, 137, 138 сб. задач А. П. Рымкевич изд. 10 (Источник).
3. Всегда ли при увеличении силы, растягивающей пружину, во столько же раз увеличивается деформация? Как это повлияет на шкалу динамометра?

Рассмотрите следующие вопросы и ответы на них:

Вопрос. Почему сила характеризуется точкой приложения? Ведь в математике мы имеем право параллельно переносить вектор от точки к точке.

Ответ. Вспомните рычаг. Очевидно, что точка, в которой приложена сила к рычагу, сильно влияет на полученный эффект.

Вопрос. Если все тела взаимодействуют, то неужели на мое движение влияет Юпитер или Луна?

Ответ. Действительно, на ваше движение влияет и Юпитер, и Луна, и любая другая планета Солнечной системы. Однако действие этих тел на наше движение очень мало.

Вопрос. Может ли парусное судно двигаться против ветра?

Ответ. Да, может. Техника такого движения подробно описана в книге Я.И. Перельмана «Занимательная физика» (т. 2) (Источник).

Вопрос. Может ли модуль силы быть отрицательным?

Ответ. Нет, модуль силы – величина, большая нуля либо равная нулю. Отрицательной может быть только проекция силы на какую-либо ось.