Силы в механике

 

1. Сила тяжести.

 

На любое тело, находящееся вблизи поверхности земли или лежащее на земле действует сила, равная произведению массы тела на ускорение свободного падения:.

\vec{F}_{T}=m\vec{g}

 Сила тяжести

 

2. Сила реакции опоры (нормальной реакции, упругости опоры)

 

Сила, действующая о стороны опоры на лежащее на ней тело. Всегда направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тела и опоры.

\vec{N} –сила реакции опоры.

сила реакции опоры (плоскость)

Если тело лежит на внутренней поверхности сферы, сила \vec{N} направлена к центру сферы.

 Сила реакции опоры (внутри сферы)

Если тело лежит на внешней поверхности сферы, сила \vec{N} направлена от центра сферы.

 Сила реакции опоры (снаружи сферы)

 

3. Сила натяжения нити

 

Сила, действующая со стороны нити (веревки, каната, троса, стержня и т.п.) на тело, которое висит на нити (веревке и т.п.). Направлена вдоль нити (и т.п.).

\vec{T} –Сила натяжения нити.

 Сила натяжения нити

 

4. Вес тела

 

Определение: – это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.

Вес тела равен по модулю силе реакции опоры или силе натяжения нити, направлен в противоположную сторону и приложен к другому телу: либо опоре, либо нити.

\vec{N} –сила реакции опоры;

\vec{P} –вес тела.

\matrix{\vec{P}=-\vec{N}\\\mid\vec{P}\mid=\mid\vec{N}\mid}

Вес тела 1

\matrix{\vec{P}=-\vec{T}\\\mid\vec{P}\mid=\mid\vec{T}\mid}

 Вес тела 2

 

5. Сила трения

 

a) Сила трения скольжения

Сила трения скольжения направлена противоположно относительной скорости тел и не зависит от площади соприкосновения поверхностей.

\vec{F}_{тр} –сила трения скольжения.

сила трения скольжения

Модуль силы трения равен произведению коэффициента трения скольжения на модуль силы реакции опоры:

\vec{F}_{тр}=\mu N

\mu –коэффициент трения скольжения.

b) Сила трения качения

Действует на тело, которое не скользит, а катится по некоторой поверхности.

\vec{F}_{тр} –сила трения качения.

 сила трения качения

\vec{F}_{тр}=\mu _{1}N

\mu _{1} –коэффициент трения качения.

Коэффициент трения качения много меньше коэффициента трения скольжения

 

c) Сила трения покоя

Действует на тело, лежащее неподвижно на некоторой поверхности, которое мы пытаемся сдвинуть с места. Противоположно направлена внешней силе и равна ей по модулю.

\vec{F}_{тр.п.} – сила трения покоя.

\vec{F}_{внешн.} – внешняя сила.

 сила трения покоя

 Схема сил трения

6. Схема решения задач

 

a) Нарисовать все силы, приложенные ко всем телам системы;

b) Выбрать системы отсчета (можно свою для каждого тела);

c) Спроектировать силы на оси;

d) Записать уравнения для второго закона Ньютона в проекциях для всех тел системы;

e) Записать кинематические связи, то есть связи между скоростями и ускорениями различных тел системы;

f) Решить полученную систему уравнений.