Силы, действующие на движущееся тело

По характеру взаимодействия в механике различают три типа сил: упругие силы, силы трения и силы тяжести. Силы первых двух типов возникают в результате взаимодействия тел через прикосновение. Силы притяжения проявляются в результате взаимодействия тел на расстоянии через особое гравитационное поле, которое существует как отдельный вид материи вокруг каждого тела.

Сила – это векторная величина. Когда к данной точке приложено несколько сил, то их можно добавить по правилу параллелограмма и найти равнодействующую силу.

Если под действием нескольких сил тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, то такую систему действующих сил называют уравновешенной, или эквивалентной нулю.

Статическая и динамическая составляющие силы

Заслуживают внимания случаи, когда сила одновременно оказывается частично как статическая и частично как динамическая. Например, в движении тела по гладкой наклонной плоскости составляющая его силы тяжести, перпендикулярная плоскости, оказывается статической, а составляющая силы тяжести, параллельная плоскости, проявляется динамической:

Когда автомашина проезжает выпуклый мост, ее сила тяжести оказывается частично динамической, как центростремительная сила и частично статической, как сила давления на мост:

Поэтому сила давления автомашины на выпуклый мост меньше ее силы притяжения к Земле.

Вес тела и сила тяжести

Соотношение между статическим и динамическим проявлениями силы тяжести можно проиллюстрировать следующим примером. Пусть в кабине лифта пассажир стоит на площадке пружинных весов:

В неподвижном положении вес пассажира 588 Н. Что покажут весы, когда кабина опускаться?

Ставя такой вопрос, мы требуем указать на величину статического проявления силы тяжести. Это можно сделать, если вычислить сначала величину динамического проявления силы.

Рассмотрим некоторые возможные случаи:

1. когда кабина равномерно опускается ($v = Const$), величина динамического проявления силы тяжести равна нулю, поэтому весы показывают 588 Н;
2. если кабина опускается с ускорением, скажем, 4,9 м / с2, то динамическое проявление силы тяжести равно 294 Н, а статическое 588 Н - 294 Н = 294 Н. Такую силу будут показывать весы;
3. если кабина будет опускаться с ускорением 9,8 м/с2, то вся сила притяжения будет проявляться динамически, поэтому весы будут показывать ноль.

Случаи, в которых сила тяжести тела полностью реализуется динамически, называют состоянием невесомости тела.

Это бывает, когда тело свободно падает, движется по вертикальной петле (в верхней точке), а также во время движения искусственных спутников Земли. Состояние невесомости для человека необычно. Стоя на полу, он не чувствует обычного напряжения ног, поднимая руку или предмет, не испытывает обычных усилий. Для неподготовленного человека это может вызвать психические и физиологические расстройства, однако полеты космонавтов показали, что в состоянии невесомости подготовленный человек может хорошо себя чувствовать и выполнять различные виды работы.

Из изложенного следует, что нельзя путать вес тела с силой тяжести.

Вес тела – это только составляющая силы тяжести, проявляющаяся статически.

Весом тела называют силу, с которой тело действует на неподвижную в отношении его горизонтальную подставку или неподвижный относительно него подвес. Вес тела приложен к опорам и может существенно меняться в зависимости от их движения.

Возникли трудности с работой по этой теме? У нас вы можете заказать научную статью по физике по низкой цене!

Тест по теме «Силы, действующие на движущееся тело»