Народна Освіта » Фізика » Сила — мера взаимодействия. Графическое изображение сил. Сложение сил

НАРОДНА ОСВІТА

Сила — мера взаимодействия. Графическое изображение сил. Сложение сил

Вам хорошо известно слово «сила». Обычно смысл слова «сила» и образованных от него слов «силач», «сильный» и т. д. связан с возможностями человека, животного, механизма, с интенсивностью проявления природных явлений. Мы говорим «самый сильный человек», «сила воли», «сильные чувства», «сильный мороз», «сильный двигатель». А какое содержание вкладывают в слово «сила» физики?

 

Узнаем, что означает понятие «сила» в физике

Мы уже говорили о том, что причина изменения скорости движения тела — его взаимодействиес другими телами.

Чтобы теннисный мяч вернулся на сторону соперника, вы бьете по мячу ракеткой, но и мяч «бьет» по ракетке. Чтобы остановить велосипед, вы нажимаете на ручки тормоза и в то же время ощущаете, как они давят на ваши ладони.

Обратите внимание: в любом случае результат зависит от того, насколько «сильным» будет взаимодействие: сильнее ударите по мячу — мяч наберет большую скорость (рис. 18.1); сильнее нажмете на тормоз — быстрее остановится велосипед.

Мерой действия одного тела на другое служит физическая величина сила.

Сила — это физическая величина, которая является мерой действия одного тела на другое (мерой взаимодействия тел).

 

 

Силу обычно обозначают символом F. Единица силы в СИ— ньютон (названа в честь Исаака Ньютона):

 

 

1 Н — это сила, которая, действуя на тело массой1 кг в течение1 с, изменяет

скорость его движения на1 м/с:

 

 

Чем больше сила и чем дольше она действует на тело, тем заметнее изменяется скорость движения тела (см. рис. 18.1). Чтобы тела разной массы за одинаковое время изменяли скорости своего движения одинаково, на них должны действовать разные силы (рис. 18.2).

Изображаем силы

Сила, действуя на тело, может изменить скорость его движения как по значению, так и по направлению, поэтому сила определяется и значением, и направлением. Уже говорилось о том, что физические величины, имеющие значение и направление, называют векторными. Итак, сила — векторная величина.

На рисунках вектор силы начинают в точке, к которой приложена сила (эту точку так и называют — точка приложения силы), и направляют в сторону действия силы. Длину стрелки иногда выбирают так, чтобы она в определенном масштабе соответствовала значению силы (рис. 18.3).

Изменение скорости движения тела (по значению, по направлению) зависит от направления силы (см. таблицу на с. 123).

 

 

Направление силы совпадает с направлением движения тела

Направление силы противоположно направлению движения тела

Направление силы перпендикулярно направлению движения тела

Сила направлена под углом к направлению движения тела

Значение скорости движения тела увеличивается

Значение скорости движения тела уменьшается

Изменяется только направление скорости движения тела

Изменяются значение и направление скорости движения тела

Складываем силы, действующие вдоль одной прямой

Обычно на тело действует не одна сила, а две, три или больше.

Проведем опыт. Поставим на стол тележку и привяжем к ней две нити. Потянем за одну нить с силой 5 Н, а за другую — в том же направлении — с силой 3 Н (рис. 18.4). Тележка придет в движение, увеличивая свою скорость так, как если бы на нее действовала одна сила 8 Н. Силу 8 Н, которой в данном случае можно заменить две силы 5 и 3 Н, называют равнодействующей двух сил и обозначают символом Я (или F).

Силу, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называют равнодействующей этих сил.

Если тележку одновременно тянуть за две нити в противоположные стороны (рис. 18.5), то силы не будут «помогать» друг другу разгонять тележку, а наоборот — будут «мешать». В этом случае тележка будет двигаться так, будто на нее действует одна сила 2 Н в направлении, в котором действует сила 5 Н, то есть равнодействующей сил 5 и 3 Н будет сила 2 Н.

Как вы считаете, какой будет равнодействующая, если нити, привязанные к тележке с противоположных сторон, потянуть с силами, одинаковыми по значению, например 5 Н? Изменится ли в этом случае скорость движения тележки?

Выясняем, когда силы компенсируют друг друга

Надеемся, вы правильно ответили на вопрос в п. 3 и самостоятельно пришли к выводу: если две силы равны по значению, противоположны по направлению и приложены к одному телу, то равнодействующая этих сил равна нулю. Силы уравновешивают (компенсируют) друг друга, поэтому причины для изменения скорости движения тела нет.

Так, по горизонтальному прямолинейному отрезку шоссе автомобиль движется равномерно (рис. 18.6, а), если сила тяги его двигателя компенсирует силу сопротивления движению (сила сопротивления движению достаточно быстро остановит автомобиль, если двигатель не будет работать). Портфель в руке находится в состоянии покоя, если сила притяжения Земли, действующая на портфель, компенсируется силой, которую прикладывает к портфелю человек (рис. 18.6, б).

Подводим итоги

Сила ¥ — физическая величина, являющаяся мерой действия одного тела на другое (мерой взаимодействия тел). Сила — причина изменения скорости движения тела.

Единица силы в СИ — ньютон (Н). 1 Н равен силе, которая, действуя на тело массой 1 кг в течение 1 с, изменяет скорость его движения на 1 м/с.

Сила — векторная величина. Чтобы охарактеризовать силу, необходимо указать значение, направление и точку приложения силы.

Если на тело действуют несколько сил, то их общее действие всегда можно заменить действием одной силы — равнодействующей.

Равнодействующей сил, которые действуют на тело в одном направлении, является сила, значение которой равно сумме значений сил, а направление совпадает с направлением этих сил.

Если две силы, действующие на тело, направлены в противоположные стороны, то направление равнодействующей совпадает с направлением большей силы, а для нахождения значения равнодействующей нужно из значения большей силы вычесть значение меньшей.

Две силы компенсируют (уравновешивают) друг друга, если они равны по значению, противоположны по направлению и приложены к одному телу.

 

Контрольные вопросы

' 1. Дайте определение силы. 2. Какова единица силы в СИ? 3. Почему сила характеризуется не только значением, но и направлением? 4. Как изображают силу на рисунках? 5. Дайте определение равнодействующей. 6. Как определить равнодействующую двух сил, действующих вдоль одной прямой в одном направлении? в противоположных направлениях? 7. При каких условиях две силы компенсируют друг друга?

Упражнение № 18

1. Выберите масштаб и начертите в тетради силы, равные 3,2 Н; 5,6 Н; 8 Н. Сравните свой чертеж с чертежами одноклассников. Отличаются ли они? Почему?

2. Канат, который тянут в противоположные стороны два человека, находится в состоянии покоя. Один человек тянет канат с силой 300 Н. Чему равна сила, с которой тянет канат второй человек? Изобразите на схематическом рисунке силы, действующие на канат. Чему равна их равнодействующая?

3. Два мальчика тянут санки, прикладывая горизонтальные силы 50 и 70 Н, направленные вдоль одной прямой. Каким может быть значение равнодействующей этих сил?

4. На рисунках изображены тела и силы, действующие на них (1 клетка — 1 Н). Каждый рисунок перенесите в тетрадь, найдите равнодействующую и изобразите ее.

5. Человек действует на пол с силой 800 Н. С какой силой человек будет действовать на пол, если возьмет в руки груз, который, в свою очередь, действует на этого человека с силой 200 Н? Свой ответ поясните с помощью схематического рисунка.

6. Может ли двигаться автомобиль, если равнодействующая всех приложенных к нему сил направлена в сторону, противоположную направлению движения? Если может, приведите пример.

7. На тело действуют три силы, направленные вдоль одной прямой. Две силы имеют значения 30 и 50 Н. Какое значение может иметь третья сила, если равнодействующая трех сил равна 100 Н? Сколько решений имеет задача? Выполните соответствующие схематические рисунки.

Экспериментальное задание

Предложите конструкцию устройства для демонстрации сложения сил, действующих вдоль одной прямой, и изготовьте это устройство.

 

Это материал учебника Физика 7 класс Барьяхтар, Довгий

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 24-01-2017, 07:48, посмотрело: 1562