Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению

Пример: книга лежит на столе; она притягивается к Земле и вследствие этого давит на стол. Однако книга не проваливается к центру Земли, т.к. стол со своей стороны действует на книгу с силой равной по величине силе давления книге на стол. Эта сила со стороны стола носит название реакции опоры. К самой книге приложено две силы: сила притяжения и сила реакции опоры. Они равны по величине и противоположно направлены, т.е. их сумма равна нулю, поэтому книга никуда не двигается.

ВЫВОД ПО ПЯТОМУ ВОПРОСУ:

Второй закон Ньютона. Ускорение, приобретаемое материальной точкой относительно инерциальной системы отсчета, прямо пропорционально действующей на точку силе, обратно пропорционально массе точки и совпадает по направлению с направлением силы.

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и направлены, противоположны по направлению.

Вопрос № 6.

Силы трения. Трение – это процесс взаимодействия между поверхностями соприкасающихся тел или их частей при относительном перемещении тел.

Внешнее трение – трение между поверхностями твердых тел. Существует трение скольжения (взаимодействующие тела скользят одно по другому), трение качения (одно тело катится по поверхности другого), трение покоя (взаимодействующие тела покоятся друг относительно друга.) Трение возникает на поверхностях сопри­косновения твердых тел. Сила трения всегда направлена вдоль по­верхности соприкосновения, в отличие от силы упругости, направ­ленной перпендикулярно этой поверхности. Различают три вида трения при контакте твердых тел: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Внутреннее трение – трение между движущимися слоями жидкости или газа.

Сила упругости – сила, возникающая в теле при его упругой деформации. Деформация тела – изменение его формы или объема под действием внешних сил. Простейшим видом деформации является деформация растяжения или сжатия. Для твердых тел различают два предельных случая деформации: упругие и пластические. Если после прекраще­ния внешнего воздействия деформированное тело восстанавливает свою форму и размеры, то деформация называетсяупругой.Для уп­ругой деформации характерно существование однозначной связи между величиной деформации и вызывающей ее силой. Именно это свойство было положено в основу введенного способа измерения сил с помощью динамометра.

Деформации, не исчезающие после прекращения действия сил, называются пластическими.

Упругая деформация – деформация, полностью исчезающая после прекращения действия деформирующих сил. Опыт показывает, что почти у всех твердых тел при ма­лых упругих деформациях величина деформации пропорциональна вызывающей ее силе. Это утверждение носит название закона Гука. При больших деформациях связь между деформациями и силами пе­рестает быть линейной, а затем и вообще становится неоднозначной, т. е. деформация зависит от предыстории. Деформация становится пластической. При этом тело остается деформированным хотя бы ча­стично и после прекращения действия внешних сил.

Таким образом, будет ли деформация упругой или пластической, зависит не только от материала тела, но и от того, насколько велики приложенные силы. Упругие деформации используются всюду, начи­ная от различного типа амортизационных устройств (рессор, пружин и т. д.) и кончая тончайшими измерительными приборами. На пла­стической деформации основаны различные способы холодной обра­ботки металлов (штамповка, ковка, прокатка и т. д.).

Для упругих деформаций справедлив закон Гука. Сила упругости, возникающая в теле, пропорциональна удлинению тела.

Проекция упругой силы на ось ОХ и её модуль равны

где k– коэффициент упругости, или жесткость, тела – СФВ, характеризующая сопротивляемость тела деформации растяжения и равная отношению модуля силы упругости к модулю удлинения тела:

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.

Закон Гука может быть обобщен и на случай более сложных деформаций. Например, при деформации изгиба упругая сила пропорциональна прогибу стержня, концы которого лежат на двух опорах.

При растяжении или сжатии пружин возникают упругие силы, которые также подчиняются закону Гука. Коэффициент k называют жесткостью пружины. В пределах применимости закона Гука пружины способны сильно изменять свою длину. Поэтому их часто используют для измерения сил. Пружину, растяжение которой проградуировано в единицах силы, называют динамометром. Следует иметь в виду, что при растяжении или сжатии пружины в ее витках возникают сложные деформации кручения и изгиба.

Сила тяжести тела – отвесная составляющая силы земного тяготения, действующей на тело. Отвесное направление – линия действия силы натяжения нити, на которой подвешен груз отвеса. Сила сообщает телу ускорение свободного падения :

, где – ускорение свободного падения относительно системы отсчета, связанной с землей. Сила тяжести во всех точках земной поверхности, кроме полюсов и экватора, не совпадает с силой тяготения по направлению и во всех точках, кроме полюсов, меньше её по модулю.

Сила тяжести на поверхности Земли не является постоянной по двум причинам: во-первых, Земля, как известно не является идеальным шаром (она сплюснута на полюсах так, что на полюсах g больше, чем на экваторе); во-вторых, вследствие суточного вращения Земли, на все тела на ее поверхности (за исключением географических полюсов) действует центростремительное ускорение a_ц = соsq, направленное в ту же сторону, что и g. Поэтому вес тел будет меньше там, где радиус вращения больше, т.е. на экваторе тела имеют наименьший вес.

Нормальная реакция опоры – упругая сила, действующая со стороны опоры на тело в направлении, перпендикулярном к поверхности соприкосновения тела и опоры.

При соприкосновении тел сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения. Поэтому ее часто называют силой нормального давления. Если тело лежит на горизонтальном неподвижном столе, сила реакции опоры направлена вертикально вверх и уравновешивает силу тяжести: .

Сила с которой тело действует на стол, называется весом тела. Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или натягивает подвес, удерживающие его от свободного падения. Сила обусловлена деформацией тела, возникающей при взаимодействии тела с опорой.

ВЫВОД ПО ШЕСТОМУ ВОПРОСУ:

Силы трения. Трение – это процесс взаимодействия между поверхностями соприкасающихся тел или их частей при относительном перемещении тел.

Сила упругости – сила, возникающая в теле при его упругой деформации.

Сила тяжести тела – отвесная составляющая силы земного тяготения, действующей на тело.

Сила с которой тело действует на стол, называется весом тела. Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или натягивает подвес, удерживающие его от свободного падения.

Вопрос № 7

Закон изменения импульса материальной точки – это второй закон Ньютона в его дифференциальной и интегральной формах.

(3.1)

В частности, если , то

Подставив в (3.1) F=0, получим закон сохранения импульса материальной точки