Механички сили; Основно познавање на физиката
Можете да ги препознаете силите според ефектите што ги создаваат. Ако некое тело е деформирано или ако неговата брзина се промени, силата е секогаш причина. Сепак, силите исто така можат да дејствуваат без промена на состојбата на движење на телото или без тоа (видливо) да се деформира. Во овој случај, неколку истовремено дејствувачки сили се откажуваат едни со други („интеракција на неколку сили“).
Во стрелаштво, жицата се протега, а лакот е еластично деформиран. Ако ја испуштите низата, напнатоста на лакот ја забрзува стрелката.
Закони на tonутн
Трите принципи накратко претставени подолу ја претставуваат основата на класичната механика. Тие за првпат беа запишани во оваа форма во 1687 година од Исак tonутн.
Прв закон на tonутн („закон на инерција“)
Секогаш се бара сила да ја смени состојбата на движење, т.е да забрза. Причината за ова лежи во таканаречената „инерција“, својство на секое тело да се спротивстави на забрзувањето поради неговата маса. Првично, Галилео Галилеј и Исак tonутн го формулираа овој закон нешто вакво:
Кога едно тело се движи во права линија со фиксна брзина, количината и насоката на движењето ќе останат постојани сè додека некоја сила не го промени своето движење. Фактот дека во секојдневниот живот сме навикнати на објекти кои на крајот доаѓаат да одмораат сами без забрзувачки сили се должи на силите на триење кои никогаш не можат целосно да се избегнат и на отпорот на воздухот. Во вселената, во која нема триење како резултат на отсуство на материја, планетите кружат околу нивното сонце многу милиони години без да ја изгубат брзината.
Сопирање на тело, исто така, одговара на (негативно) забрзување и соодветно на тоа бара сила.
2-ри закон на tonутн („закон на сила“)
Причината за забрзување или деформација генерално се нарекува сила. Квантитативната врска помеѓу големината на силата и забрзувањето што го предизвикува, првпат ја опиша Исак tonутн во форма на математичка равенка.
Големината на силата е пропорционална на забрзувањето што го доживува тело со маса: [2]
(1)
Насоката на забрзувањето одговара на насоката на забрзувачката сила.
Силите се дадени во единицата tonутн:
Тело на маса доживува забрзување од со сила на .
Ова се однесува во вселената, во вакуум и генерално секогаш кога нема триење. Вистинското забрзување може да биде значително помало во пракса поради силите на триење.
одговара на тежината на тешкото тело на земјата.
Маса искуства има тежина од околу на земјата. При слободен пад, Земјата ве забрзува околу вас (поточно:) врз вас.
Силите се именуваат според нивната причина (мускулна сила, магнетна сила, моторна сила итн.) Или според нивниот ефект (сила на истегнување, сила на притисок, движечка сила, сила на деформација и сл.).
| сила | Количина на сила во |
| Тежина на нормална буква | |
| Тежина на чоколадна плочка | |
| Тежина од еден литар вода | |
| Тежина од еден килограм шеќер | |
| Тежина на една личност | |
| Влечење моќ на автомобил | |
| Влечење моќ на локомотива | |
| Земјината привлечност кон Месечината |
3-ти закон на tonутн („сила и контра сила“)
Секоја сила има еднакво голема контра сила. Силата и контра силата имаат спротивни насоки и дејствуваат врз различни тела - тие не можат да се откажат едни од други.
Тежина виси на конец. Темата спречува да падне примерокот. Во него има сила што е голема колку тежината на телото. Двете сили се разликуваат во нивната насока. Силата во конецот и тежината имаат спротивни насоки, тие се откажуваат едни со други според нивниот ефект.
Сила и контра-сила на виси тежина.
Ако конецот се пресече, телото се движи во права линија со постојано забрзување поради гравитационото влечење на земјата (отпорноста на воздухот е занемарена). Бидејќи сите сили дејствуваат реципрочно, телото ја привлекува и земјата. Земјата „паѓа“ кон телото - но ефектот е толку мал што не го забележуваме.
Износ, линија на акција и точка на напад
За да може да се предвиди влијанието на силата, не само што треба да се знае големината („количината“) на силата, туку и да се знае во која точка дејствува и во која насока делува.
Вектор на сила е јасно дефиниран според неговата количина, нејзината линија на дејствување и нејзината точка на примена.
Во координатните системи и цртежите, силите обично се претставени со стрели („вектори“). Следното се применува:
- Должината на стрелката ја означува количината на сила на одредена скала (на пример). Изборот на скала е произволен, но мора да се однесува подеднакво на сите сили на цртежот.
- Почетната точка на стрелката е иста како точката на примена на силата.
- Насоката на стрелката одговара на линијата на дејствување на силата.
Векторот на силата може да се префрли како што се бара по линијата на дејствување со соодветен пренос на силата без да се менува ништо во физичкиот ефект на силата.
Пренос на електрична енергија со јаже, прачка и ланец
Во многу случаи, корисно е да се остави сила да дејствува „од далечина“, т.е. да се помести нејзината точка на примена по својата линија на дејствување.
- Затегнувачките сили можат да се пренесат на друго тело со помош на јажиња и ланци,
- Со помош на прачки - и до одреден степен и со жици - и силите на затегнување и силите на притисок може да се пренесат на друго тело.
Запчаниците и лавиците обично се користат во преносите за пренос на електрична енергија.
Деформација и еластичност
Покрај брзината, силите можат да го променат и обликот на телото. Во зависност од материјалот на телото, деформациите се можни на два начина:
Во случај на еластичен процес, деформацијата на телото се повлекува кога силата на деформирање се смирува. Типичен еластичен материјал е гума, но многу метали (на пример, челик) имаат и еластичен ефект ако силата не е преголема.
Пример: Гумена топка се враќа во првобитната форма кога нема повеќе сили што дејствуваат на неа.
Во пластичен процес, деформацијата останува кога силата веќе не е ефикасна. Типични пластични материјали се моделирање на глина, восок, глина, олово, итн.
Пример: Останува деформацијата на компресирана топка направена од восок или глина за моделирање.
Нема ткаенина што е совршено еластична или целосно нееластична. Ако дејствуваат само мали сили, бакарот, на пример, се однесува еластично. Со големи сили се однесува пластично.
Мерење на сила Force
Деформативниот ефект на силата често се користи за мерење на механичката сила. На пример, колку повеќе извртувате спирална пружина или ја издвојувате, толку е поголема напнатоста со која изворот се спротивставува на деформацијата. Ако има соодветна скала на пружина, силата што дејствува врз неа може да се прочита директно. Бидејќи пролетта не може да се растегне по своја волја, постојат пролетни динамометри со различна цврстина на пружината и скали кои се погодни за различни мерни опсези.
Пример за пролетен динамометар.
Во случај на подвижни тела, на пример автомобили, силата може да се одреди од промена на брзината на телото - сепак, масата на телото мора да биде позната по тоа. Ако ја измерите промената на брзината и времето потребно за тоа, можете да го пресметате забрзувањето и, со вметнување во равенка (1), ќе ја добиете ефективната сила:
Очигледни сили¶
Со помош на законите на tonутн, движењето на телото може соодветно да се опише во референтен систем во состојба на мирување или во референтен систем кој е исправен со постојана брзина (т.н. "инертен систем"). Во забрзаниот референтен систем, сепак, таканаречените „очигледни сили“ мора да бидат земени во предвид за да се опишат движењата.
На пример, ако сте во кочија со стабилно движење или стационарна воз и фрлате топка вертикално во воздухот, повторно слета во ваша рака. Меѓутоа, ако возот забрза откако топката ја напуштила раката, тогаш од перспектива на фрлачот забрзан со возот, се чини дека се оддалечува од раката за време на летот. Значи, додека за надворешен набудувач возот се оддалечува од под топката, што се движи подеднакво во хоризонтална насока, набverудувачот во возот треба да размисли за сила на топката што е спротивна на забрзувањето на возот за да може правилно да го предвиди движењето на топката.
Сила што се јавува само во забрзан референтен систем се нарекува привидна сила. Тоа е еднакво на производот на масата на забрзаниот објект и забрзувањето што е еднакво на забрзувањето на референтниот систем, но дејствува во спротивна насока:
Важна очигледна сила е инерцијалната сила што се јавува, на пример, кога возилата забрзуваат или сопираат. Посебен случај на овој ефект на инерција е центрифугалната сила при кружно движење. Инерцијалните сили се користат и во техничка примена кога треба да се постигне голема сила со брзо сопирање на некој предмет, на пример при чекање, притискање итн.
Ако набудувачот и набудуваниот објект се во забрзан референтен систем, тие ќе го доживеат истото забрзување како и самиот објект.Од гледна точка на овој набverудувач, објектот е во мирување или се движи со постојана брзина; силите што дејствуваат на објектот се собираат на нула од гледна точка на ко-забрзаниот набудувач.
Од гледна точка на стационарен набудувач, динамиката на објектот (во споредба со перспективата на ко-забрзан набудувач) се разликува само во однос на инерцијалната сила. Така, во референтен систем во состојба на мирување, следново мора да се примени на силите што дејствуваат на објектот:
Оваа равенка е именувана според нејзиниот откривач и обично се нарекува принцип на Д’Алемберт. Може да се користи за пронаоѓање на динамички процеси назад во услови на статичка рамнотежа и на тој начин да може полесно да се пресметаат.
Во математичката нотација, ова значи дека векторот на брзината на телото останува константен кога збирот на сите дејствувачки сили е нула:
Постојат експерименти и вежби за овој дел .