Силите в механиката. Единица сила в механиката

Силите в механиката най-често се проявяват в такава подразделеност като динамика. Точно там се изследва движението на телата, като се вземат под внимание силите, които действат върху тях. За какво са силите в механиката, каква природа имат и как могат да бъдат изчислени, ще говорим днес.

Каква е основата на динамиката

Както беше казано по-рано, силите в механиката се проявяват най-често точно в тази подраздел. И ако е така, тогава няма да е излишно да знаем какво общо е теоретичното основно съществуване на динамиката. Вероятно някой вече предположи, че говорим за известния Исак Нютон или по-скоро за законите, които той е получил. Механизмът на силата в механиката, именно поради това, носи името си.

Какво правят законите на Нютон?

Те ни позволяват да разрешим основния проблем, в случай че всички сили, действащи в даден момент от времето върху изследваното тяло, са известни със сигурност. Нека приемем, че това наистина е така, и ние ги познаваме. След това без много трудности можете да намерите ускорението, приложимо за тялото. Но познаването на това, което модул и посока е ускорение, ще ни отвори перспективата да намерим скоростта на тялото във всеки един момент. В резултат на това можем да определим позицията на материала, когато искаме. Тук можем да подчертаем важността и обратния проблем. Оказва се, че за да се решат проблемите първоначално е необходимо да се поставят правилно силите в механиката, формулите на които ще бъдат дадени по-долу.

Естеството на силите

Ако отворим учебник, наръчник по физика или друг референтен материал и се обърнем към секцията за механика, ще видим много проблеми от динамиката, където най-често срещаме само три сили. Те са свързани с универсалната гравитация, триенето и еластичността. Нека поговорим за всеки един от тях по-подробно. И може би започнете с първия.

Тялото пада от височина, без да има начална скорост

Такива случаи се наричат свободно падане. Всичко, което ни заобикаля, е привлечено от нашата планета. Включително и себе си. Тук е възможно да се определи този факт сили на универсалното гравитация. Сега можем да пренебрегнем съпротивлението на въздуха, въпреки че този подход не винаги е разумен. Но какво получаваме? Тогава ще излезе, че всички тела имат около същото ускорение при свободно падане. Независимо дали хвърляме малко камъче или истински калдъръм, скоростта и времето на падането ще бъдат приблизително еднакви.

Добавете към системата пружина

Представете си, че на пружината е окачена пружина. Той, както всяко друго тяло, ще се стреми да падне на земята. По това време той действа върху него сила на привличане на нашата планета. Въпреки това, ако пролетта е силна, тя ще се простира до определена точка. След това падането на тялото ще престане и системата ще достигне състояние на така нареченото механично равновесие. Това се случва, когато няколко сили действат върху тялото, но тяхната сума е нула. С други думи, действията на силите се компенсират.

Ето и логичното заключение. Оказва се, че в допълнение към притегляне тежестта на страната на пружината се влияе от друга сила, числено равна на привличането. Тя има много просто име, дадено от явлението. Наричат ​​го силата на еластичност. Единицата сила в механиката е универсална, а тук тя също е равна на един Нютон.

Дали ускорението е причината за промяната на скоростта?

Може би. На пръв поглед всичко изглежда така. Но ако копаете по-дълбоко, въпросът ще бъде доста интересен. Има чудесно Законът на Нютон (втори), който гласи, че силата е равна на произведението на масата за всяко ускорение, съобщено на тялото. На първо място може да изглежда (изключително математически), че властта е резултат. Но не, всъщност обратното е вярно.

Представете си футболна топка, която е победена. Той е информиран за властта, след което придобива известно ускорение. По същия начин, в случай на движение на тялото. След като премине това или това разстояние, то ще спре. Ускорението ще има отрицателна стойност, докато скоростта не достигне нула. Веднага можем да предположим, че има определена сила, която забавя тялото, т.е. това е причината за това най-отрицателно ускорение. И това съществува. Това е силата на триене.

Момент на сила. Механика: теоретична и техническа

Моментът на сила ще се нарича ротационна сила, създадена в резултат на въртенето на вектора на сила по отношение на импулсираната точка или тяло. Тя има размерите на Нютон на метър. Условията на настъпване са съвсем прости. За да направите това, достатъчно е точката да не лежи върху линията на сила. Можете да определите момента като продукт на сила и рамо. Най-простият пример е затягането на гайката с ключ. Силата в теоретичната механика е почти идентична с аналозите в класическата секция, така че няма смисъл да се впускаме в нея за по-подробно разглеждане. Нека се върнем към основите, защото те са много по-важни.

Отново за силата на еластичност

Читателят винаги може лично да провери какво ще се каже сега. Да предположим, че имаме солидно тяло. Всяко твърдо тяло упражнява съпротива, когато се опитва да промени формата, размера си. Но тези операции не са нищо повече от обикновена деформация, нали? Но какви са нейните видове? Има пет основни вида деформации: опъване, компресия, огъване, усукване, срязване.

Какво се случва, когато се опитате да промените формата и размера?

Тя вече зависи от природата на тялото. Като цяло деформацията е еластична и не еластична. Но трябва да знаете, че в опит да се промени формата и размера на тялото, той ще се опита да ги върне обратно. В случай че деформацията е малка в сравнение с оригиналните размери, еластичните сили могат да бъдат направени. Друг въпрос е, ако всичко е точно обратното. Но изследването на подобни процеси вече се извършва от учен Робърт Хук. Неговите експерименти, които са дали широко покритие на процеса на деформация в телата, той провежда през 1660 година.

Какво направи този учен?

Той взе твърд прът, който започна да се простира. В същото време, както предполагате, еластичната сила се появи вътре в самата пръчка. Той се измерва по време на разтягане. За да опише процесите в количествено отношение, въведе нова стойност, по-късно наречена разширение. Това не е друго освен разликата в линейните размери на тялото в обикновените и разширените състояния. Резултатите от експеримента дори изненадаха някои. Както се оказа, в случай на малки деформации между удължението и еластичната сила има пряко пропорционално отношение. Тук имаме още едно количество, което наричаме коефициент на еластичност. Зависи от какъв материал е направен от тялото и от какви линейни размери има.