Сила



Мы установили, что только действие других тел может быть причиной появления ускорения у данного тела в инерциальной системе отсчета. Теперь нам предстоит выяснить:

1) какой физической величиной описывают это действие; 2) какими свойствами обладает эта физическая величина; 3) как ее измерить.

Действие одного тела на другое описывают с помощью величины, которую называют силой. Однако в русском языке слово “сила” имеет очень много значении. Так, говорят о физических силах человека, о силе разума, о природных силах (например, силе дождя,



ветра), социальных силах и т. п. В механике слово “сила” означает следующее.

Силой называют физическую величину, характеризующую действие одного тела на другое, в результате которого это другое тело получает ускорение в инерциальной системе отсчета.

Сила – единственная причина, вызывающая изменение характера движения тела (появление у него ускорения) в инерциальной системе отсчета.

Давайте теперь ответим на два других вопроса.

Опыт показывает, что одно тело может действовать на другое как при непосредственном контакте, так и без соприкосновения. Так, например, действует

магнит, когда его подносят к железному предмету.

Вы также знаете, что, бросая камень, можно подействовать на него с большей или с меньшей силой. В первом случае камень в процессе броска будет иметь большее ускорение и в результате вылетит из руки с большей скоростью. Во втором случае ускорение камня будет меньше и он вылетит из руки с меньшей скоростью. Следовательно, значение силы может быть разным.

Наконец, из повседневного опыта известно, что если надо сдвинуть тело, которое покоится на Земле, в определенном направлении (например, в положительном направлении оси X, как на рис.

72), то мы должны подействовать на него в том же направлении. Следовательно, у силы есть направление.

чтобы сдвинуть неподвижное тело, необходимо приложить к нему силу

Сила направлена туда, куда направлено вызванное ее действием ускорение тела в инерциальной системе отсчета.

Например, пусть тело движется равномерно прямолинейно со скоростью v0 в положительном направлении оси X (см. рис. 66). Чтобы увеличить скорость тела, необходимо подействовать на него силой, направленной также в положительном направлении оси X. Наоборот, чтобы затормозить тело (см. рис. 67), которое двигалось в положительном направлении оси X, надо подействовать на тело в отрицательном направлении оси X – против движения.

В результате у него появится отрицательное ускорение, и скорость тела будет уменьшаться.

Таким образом, силе как физической величине следует приписать не только определенное числовое значение, но и определенное направление.

Ньютон, обобщив результаты опытов, установил, что сила является векторной физической величиной.

Обычно значение силы обозначают латинской буквой F, вектор силы – символом F (со стрелков вверху), а модуль силы – символом |F| (тут тоже стрелка вверху). Как и прежде, мы будем различать модуль вектора и его значение. Считают, что значение F положительно (F > 0), если сила направлена в положительном направлении оси X выбранной системы отсчета. Значение F отрицательно (F

Итоги

Сила – физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, в результате которого это другое тело получает ускорение в инерциальной системе отсчета.

Сила является векторной физической величиной.

Направление действующей на тело силы совпадает с направлением вызванного ее действием ускорения тела в инерциальной системе отсчета.

Значение силы положительно (F > 0), если сила направлена в положительном направлении оси X выбранной системы отсчета, и отрицательно (F

Вопросы

Что называют силой в механике? Может ли одно тело механически действовать на другое, если эти тела не соприкасаются? Если да, то приведите примеры. Как обычно обозначают значение силы, вектор силы, модуль силы?

Упражнения

Тело движется в положительном направлении оси X, неподвижной относительно Земли. Куда направлены изменение скорости тела, ускорение тела, действующая на тело сила, если модуль скорости тела: а) увеличивается; б) уменьшается? Тело движется в отрицательном направлении оси X, неподвижной относительно Земли. Куда направлены изменение скорости тела, ускорение тела, действующая на тело сила, если модуль скорости тела: а) увеличивается; б) уменьшается?



Сила