§ 29. Сила - вектор. Графічне зображення сили

Залежно від того, в якому напрямку ви дієте на двері, вони зачиняться або відчиняться. Від того, в якому напрямку ви вдарите по м’ячу, що котиться, він збільшить швидкість, зупиниться або змінить напрямок свого руху. Напрямок сили визначає також характер зміни швидкості. Якщо сила спрямована проти вектора швидкості тіла — його швидкість зменшується, якщо напрямок сили збігається з напрямком швидкості — швидкість тіла зростає.

Визначення сили, що діє на тіло, передбачає й визначення їі напрямку.

Фізичні величини, які характеризуються не лише числовим значенням, а й напрямком, як ви знаєте, називають векторами і позначаються стрілкою. Довжина стрілки відображає числове значення сили, а її напрямок — напрямок сили. Зображаючи на одному й тому самому малюнку сили, які діють на тіла, необхідно враховувати їх значення. Для цього обирають масштаб відображення одиниці сили або певного її значення. Вектор більшої сили має бути довшим у стільки само разів, у скільки її числове значення більше. Якщо людина тягне за мотузку, прикладаючи силу 200 Н, а слон — 1200 Н, то вектор сили слона має бути довшим у 6 разів (мал. 3.25).

Вектор сили позначають тією самою літерою, але зі стрілочкою: F .

Точка прикладання сили. Сили під час безпосередньої взаємодії тіл діють по всій поверхні їх дотику. Молоток, що б’є по гвіздку, діє на усю поверхню його шляпки. Штовхаючи шафу, ми діємо на неї долонями обох рук або плечем і руками. Проте, якщо площа дотику порівняно невелика, можна вважати, що силу прикладено лише до однієї точки тіла. Наприклад, можна вважати, що трос, яким буксирують автомобіль, діє лише в точці, в якій він прив’язаний. Сила, яка діє на тягарець, що висить на нитці, прикладена лише в точці, де нитка прив’язана до тягарця. Ці точки й розглядаються як точки прикладання сил.

Поставте на стіл будь-який предмет, що має форму паралелепіпеда на меншу грань, наприклад дерев’яний брусочок або сірникову коробку. Загостреним кінчиком олівця подійте на одну з бічних граней біля самої поверхні стола. Брусочок зрушить з місця й почне ковзати по поверхні. Якщо ви будете піднімати кінчик уздовж грані, продовжуючи натискати на неї, настане момент, коли брусочок почне перевертатися (мал. 3.26). Результат дії сили залежить від точки прикладання сили.

Вектори сил зображають так, щоб вони починалися в точці прикладання сили. Залежно від того, де на тілі знаходиться точка прикладання сили, результат дії сили може бути різним: шафа перекидається замість того, щоб ковзати по підлозі; м’яч опиняється за межами поля замість того, щоб потрапити у ворота супротивника.

Спочатку ми розглядатимемо лише ті випадки, коли можна легко вказати точку прикладання сили.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Чому не можна зрушити з місця автомобіль показаним на мал. 3.27 способом? Чому кулька для гри в крокет унаслідок удару молотком такої самої сили набуває значної швидкості?

2.Чому сила є векторною величиною?

3.Наведіть приклади, які свідчать про те, що результат дії сили залежить від точки її прикладання.

4.Тіло за 5 с, протягом яких діяла на нього сила, збільшило свою

швидкість на

Це саме тіло внаслідок дії іншої сили за той самий

час збільшило швидкість на

В якому випадку на тіло діяла більша

за значенням сила й у скільки разів?

5. На мал. 3.28 зображено два тіла різної маси та силу, з якою тіло масою 15 кг діє на підставку. Визначте модуль (числове значення)

і зобразіть силу, з якою тіло масою 50 кг діє на підставку.

6.Зобразіть в однаковому масштабі сили 15 Н, 25 Н, 50 Н (масштаб: 1 см = 5 Н).

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Бойко, Венгер, Мельничук.