Сложение сил и разложение сил на составляющие

Если на тело действуют несколько сил в одной точке, то их можно складывать по правилу сложения векторов, т. е. по правилу параллелограмма (рис. 2.7, а). При этом силы F[ и F2 заменяются на равнодействующую силу R. На чертеже силы F,h F2 следует перечеркнуть. Равнодействующая двух или нескольких сил может оказаться равной нулю (рис. 2.7, б).

Для выяснения результата действия силы важно знать не только ее абсолютную величину и направление, но и точку приложения. Если тело абсолютно твердое, то силу можно переносить вдоль прямой, по которой она направлена (рис. 2.7, в). Силу можно заменить силой F)', а силу F2cилoй F2' (а затем, если нужно, находить их равнодействующую по правилу параллелограмма).

, в

Рис. 2.7, в

Одна сила может быть разложена на две или более составляющих. Сила F на рисунке 2.8, а может быть заменена двумя силами F[ и F2, действующими по направлениям 1 и 2. Для этого надо из конца вектора F провести прямые, параллельные выбранным направлениям, и достроить фигуру до параллелограмма. В противоположность процедуре сложения двух сил, процедура разложения на составляющие неоднозначна. Можно было выбрать другие направления для разложения (3 и 4 на рисунке 2.8, б) и ту же силу F представить в виде суммы двух других сил F,' и F2'.

Если взять углы между силой и направлениями разложения близкими к 90°, то обе составляющие окажутся много больше исходной силы. Например, если подвесить груз к протянутому горизонтально тросу, то составляющие, натягивающие трос, будут очень велики (рис. 2.9, а). Лед, налипший на провода, часто рвет линии электропередач. Этот эффект можно использовать для вытаскивания застрявшей машины (рис. 2.9, б) или раскалывания полена клином (рис. 2.9, в).

Рассмотрим силы, действующие на тело, находящееся на наклонной плоскости (рис. 2.10). Можно начать анализ ситуации с некоторой силы FCK, под действием которой тело скатывается по плоскости. Разложим эту силу на две, выбрав направления разложения параллельно основанию и перпендикулярно плоскости. Получатся силы Р (это сила тяжести) и Q — сила реакции плоскости. Но можно поступить иначе. Исходной считать силу тяжести Р, действующую на тело, затем разложить ее на две — Р' и FCK. Сила Р' нейтрализуется реакцией опоры Q (в ответ на силу нормального давления N, которую не рисуем, так как она приложена к другому телу). Остается только FCK, которая и действует на тело.

Разумеется, на тело могут действовать и другие силы, не входящие в эту схему разложения. Например, сила, с которой ведущие колеса автомобиля отталкиваются от дороги благодаря работе двигателя FT(cwia тяги), а также сила трения FTp, всегда направленная в сторону, противоположную направлению движения v (рис. 2.10, б, в, г).

Сила тяготения

Анализируя законы движения небесных тел, установленные Кеплером, и сопоставляя их с законами падения тел на поверхности Земли, Ньютон впервые понял, что все тела притягиваются друг к другу с силой (F), пропорциональной произведению их масс (т) и обратно пропорциональной квадрату расстояния (г) между их центрами:

где у — размерный коэффициент пропорциональности. Этот коэффициент очень мал: у = 6,67-10"11 Н-м2/кг2. Поэтому сила притяжения FTjir становится заметной, только если хотя бы одно тело — массивная планета или звезда, например Земля или Солнце.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >