Додавання сил

На тіло дуже рідко діє лише одна сила, найчастіше - дві або три. Якщо на тіло діє кілька сил, то результат їхньої дії буде таким, яким був би за умови дії на нього сили, яку називають рівнодійною.

Рівнодійна сила - це сила, дія якої заміняє дію кількох сил, що одночасно діють на тіло.

Нехай сили З Н і 4 Н, спрямовані під кутом 90° одна до одної, діють на тіло (рис. а). Дію цих сил можна замінити дією сили 5 Н (рис. б). У цьому випадку сила 5 Н — рівнодійна сил 3 Н і 4 Н (рис. в).

Рівнодійна сила, з якою відразу кілька тіл діють на певне тіло, дорівнює геометричній сумі сил, з якими кожне тіло діє на це тіло:

де n — число сил, які діють.

Це твердження називають «принципом незалежності дії сил, або принципом суперпозиції сил».

Якщо сили спрямовані під кутом одна до одної, то їх рівнодійну обчислюють, використовуючи додавання векторів за «правилом паралелограма».

 

5.Вимірювання сили тяжіння

Силу, з якою Земля притягує будь-яке тіло, називають силою тяжіння.

Під час вільного падіння всі тіла біля поверхні Землі рухаються з однаковим прискоренням, що називають прискоренням вільного падіння g. Це прискорення зумовлене дією на тіло сили тяжіння T.

Точку прикладання сили тяжіння, що діє на тіло, за будь-якого його положення в просторі називають центром ваги.

Для однорідного симетричного тіла центр ваги перебуває в центрі симетрії, при цьому центр ваги може не збігатися з жодною точкою тіла.

6.Вимірювання сили пружності

За величиною деформації тіла можна судити про величину сили пружності. Тому силу пружності часто використовують для вимірювання сил. Прилад для вимірювання сили називають динамометром. При градуюванні (нанесенні шкали) пружинного динамометра використовується закон Гука.

За допомогою динамометра можна порівнювати сили за модулем, а також визначати напрямок дії сили.

7.Вимірювання сили тертя

Сила тертя - це сила, що виникає під час руху або в разі спроби спричинити рух одного тіла по поверхні іншого й спрямована вздовж дотикальних поверхонь проти руху.

Сили тертя мають електромагнітну природу.

Сила тертя спокою - це сила, що виникає між дотикальними поверхнями тіл, нерухомих відносно одне одного.

Сила тертя спокою пропорційна силі реакції опори:

μ0 — максимальний коефіцієнт тертя спокою, N — модуль сили реакції опори.

Коефіцієнт тертя — величина безмежна, залежна від матеріалів дотикальних тіл та якості їх обробки. Зазвичай коефіцієнт тертя менший за одиницю.

Сила тертя ковзання — це сила, що виникає під час ковзання одного тіла по поверхні іншого.

Модуль сили тертя ковзання Fтерт.ковз пропорційний модулю сили нормального тиску N:

Коефіцієнт пропорційності ц називають коефіцієнтом тертя.

Під час переміщення тіла по горизонтальній поверхні горизонтально спрямованою силою сила нормальної реакції дорівнює за модулем силі тяжіння, тому в цьому випадку співвідношення Fтерт.ковз = μN набуває вигляду: Fтерт.ковз = μmg.

Коефіцієнт тертя залежить в основному від матеріалів, з яких виготовлено дотикальні поверхні, і якості обробки їхніх поверхонь. Коефіцієнт тертя визначають експериментально. Наприклад: сталь по сталі — 0,2; сталь по льоду — 0,015; гума по бетону — 0,75.

Якщо тіло не ковзає по поверхні іншого тіла, а котиться, то тертя, що виникає в місці їхнього зіткнення, називають тертям кочення.

Коли тертя шкідливе, його намагаються зменшити. Для цього використовують змазки, застосовують магнітну або повітряну подушку, заміняють ковзання коченням, застосовують шарикові, роликові або магнітні підшипники.

Коли тертя корисне, його намагаються збільшити: у разі ожеледі посипають тротуари й автодороги піском, застосовують шипи на взутті й автомобільних шинах. Тертя дозволяє здійснити гальмування тіл, що рухаються, і переміщення вантажів конвеєрною стрічкою.

 

Розв’язування задач

1. До кінців шнура, перекинутого через блок, підвішені вантажі з масами m1 = 100 м і m2= 150 м. Визначте прискорення вантажів, силу натягу шнура Т і показання F динамометра, на якому висить блок. Шнур можна вважати невагомим і нерозтяжним; масою блоку і тертям на осі блоку можна знехтувати.

2. На однорідний стержень довжини l діють дві сили F1 і F2, прикладені до її кінців і спрямовані в протилежні сторони (див. малюнок). З якою силою F розтягнуть стержень в перерізі, що знаходиться на відстані х від одного з його кінців?

3. Тіло зісковзує без початкової швидкості з похилої площини. Кут нахилу площини до горизонту α = 30°, довжина похилій площині l=2м. Коефіцієнт тертя тіла об площину μ = 0,3. Яке прискорення тіла?

 

Домашнє завдання:

1. Описати прилади для вимірювання сил.

2. Записати прилади для вимірювання сили тяжіння, сили тертя.

3. Розв’язати задачі

1. Через невагомий блок, укріплений на

ребрі призми (див. малюнок), перекинута

невагома нитка з вантажами на кінцях.

Визначте прискорення вантажів і силу

натягу нитки Т. Тертям знехтувати.

2. В показаному на малюнку системі α= 20°, m1= 2 кг, m2=1 кг; коефіцієнт тертя між першим вантажем і похилою площиноюμ1 = 0,1. Нитка і блок можна вважати невагомими, нитка - нерозтяжна, тертям у блоці знехтувати. Вантажі відпускають без початкової швидкості. Визначте прискорення системи вантажів і силу натягу нитки Т. Як зміниться результат, якщо коефіцієнт тертя збільшиться до μ2 = 0,3?

 

 

Тема уроку: Другий закон Ньютона