Što je gravitacija u fizici. Fizika - zapamtite sve

U ovom ćemo vas odlomku podsjetiti na gravitaciju, centripetalno ubrzanje i tjelesnu težinu.

Na svako tijelo na planeti utječe Zemljina gravitacija. Formulom je određena sila kojom Zemlja privlači svako tijelo

Točka primjene je u težištu tijela. Sila gravitacije uvijek usmjerena okomito prema dolje.

Snaga kojom se tijelo pod utjecajem Zemljinog gravitacijskog polja privlači na Zemlju naziva se gravitacija. Prema zakonu gravitacija na površini Zemlje (ili blizu ove površine) na tijelo mase m djeluje sila gravitacije

F t \u003d GMm / R 2

gdje je M masa Zemlje; R je polumjer Zemlje.
Ako na tijelo djeluje samo gravitacija, a sve ostale sile su međusobno uravnotežene, tijelo je u slobodnom padu. Prema drugom Newtonovom zakonu i formuli F t \u003d GMm / R 2 modul za ubrzanje slobodan pad g se nalazi po formuli

g=Ft/m=GM/R2.

Iz formule (2.29) proizlazi da akceleracija slobodnog pada ne ovisi o masi m padajućeg tijela, t.j. za sva tijela u ovo mjesto Zemlja je ista. Iz formule (2.29) slijedi da je Ft = mg. U vektorskom obliku

F t \u003d mg

U § 5 napomenuto je da, budući da Zemlja nije kugla, već elipsoid okretanja, njezin je polarni polumjer manji od ekvatorijalnog. Iz formule F t \u003d GMm / R 2 vidi se da je iz tog razloga sila gravitacije i njome uzrokovano ubrzanje slobodnog pada veća na polu nego na ekvatoru.

Sila gravitacije djeluje na sva tijela u gravitacijskom polju Zemlje, ali ne padaju sva tijela na Zemlju. To se objašnjava činjenicom da kretanje mnogih tijela ometaju druga tijela, kao što su oslonci, navoji za vješanje itd. Tijela koja ograničavaju kretanje drugih tijela nazivaju se veze. Pod djelovanjem gravitacije veze se deformiraju i sila reakcije deformirane veze, prema trećem Newtonovom zakonu, uravnotežuje silu gravitacije.

Na ubrzanje slobodnog pada utječe rotacija Zemlje. Ovaj utjecaj se objašnjava na sljedeći način. Referentni okviri povezani s površinom Zemlje (osim dva povezana s polovima Zemlje) nisu, strogo govoreći, inercijski referentni okviri - Zemlja se rotira oko svoje osi, a takvi se referentni okviri kreću po kružnicama. s centripetalnim ubrzanjem zajedno s njim. Ta neinercijalnost referentnih sustava očituje se posebice u činjenici da se vrijednost ubrzanja slobodnog pada pokazuje različitom u razna mjesta Zemlje i ovisi o geografskoj širini mjesta gdje se nalazi referentni okvir povezan sa Zemljom, u odnosu na koji se određuje ubrzanje slobodnog pada.

Mjerenja provedena na različitim geografskim širinama pokazala su da se numeričke vrijednosti gravitacijske akceleracije malo razlikuju jedna od druge. Stoga, uz ne baš točne proračune, može se zanemariti neinercijalni referentni sustav povezan sa Zemljinom površinom, kao i razlika u obliku Zemlje od sfernog, te pretpostaviti da je ubrzanje slobodnog pada na bilo kojem mjestu na Zemlji je isto i jednako 9,8 m/s 2.

Iz zakona univerzalne gravitacije proizlazi da sila gravitacije i ubrzanje slobodnog pada uzrokovanog njom opadaju s povećanjem udaljenosti od Zemlje. Na visini h od Zemljine površine modul gravitacijskog ubrzanja određuje se formulom

g=GM/(R+h) 2.

Utvrđeno je da je na visini od 300 km iznad površine Zemlje ubrzanje slobodnog pada manje nego na površini Zemlje za 1 m/s2.
Posljedično, u blizini Zemlje (do visine od nekoliko kilometara) sila gravitacije se praktički ne mijenja, pa je stoga slobodni pad tijela u blizini Zemlje jednoliko ubrzano gibanje.

Tjelesna težina. Betežinsko stanje i preopterećenje

Sila kojom tijelo zbog privlačenja prema Zemlji djeluje na njen oslonac ili ovjes naziva se tjelesna težina. Za razliku od gravitacije, koja je gravitacijska sila koja se primjenjuje na tijelo, težina je elastična sila koja se primjenjuje na oslonac ili ovjes (tj. na vezu).

Promatranja pokazuju da je težina tijela P, određena na opružnoj vagi, jednaka sili teže F t koja djeluje na tijelo samo ako ravnoteža s tijelom u odnosu na Zemlju miruje ili se giba jednoliko i pravocrtno; U ovom slučaju

P \u003d F t \u003d mg.

Ako se tijelo giba ubrzano, onda njegova težina ovisi o vrijednosti te akceleracije i o njegovom smjeru u odnosu na smjer ubrzanja slobodnog pada.

Kada je tijelo ovješeno na opružnoj vagi, na njega djeluju dvije sile: sila gravitacije F t \u003d mg i elastična sila F yp opruge. Ako se istodobno tijelo pomiče okomito gore ili dolje u odnosu na smjer ubrzanja slobodnog pada, tada vektorski zbroj sila F t i F yn daje rezultantu, koja uzrokuje ubrzanje tijela, t.j.

F t + F paket \u003d ma.

Prema gornjoj definiciji pojma "težina", možemo napisati da je P=-F yp. Iz formule: F t + F paket \u003d ma. uzimajući u obzir činjenicu da je F T =mg, slijedi da je mg-ma=-F yp . Dakle, P = m (g-a).

Sile F t i F yn usmjerene su duž jedne okomite ravne linije. Stoga, ako je akceleracija tijela a usmjerena prema dolje (tj. poklapa se u smjeru s akceleracijom slobodnog pada g), tada je po modulu

P=m(g-a)

Ako je ubrzanje tijela usmjereno prema gore (tj. suprotno od smjera ubrzanja slobodnog pada), tada

P \u003d m \u003d m (g + a).

Dakle, težina tijela čija se akceleracija podudara u smjeru s akceleracijom slobodnog pada, manje težine tijela u mirovanju, a težina tijela čija je akceleracija suprotna smjeru akceleracije slobodnog pada veća je od težine tijela u mirovanju. Povećanje tjelesne težine uzrokovano njegovim ubrzanim kretanjem naziva se preopterećenje.

U slobodnom padu a=g. Iz formule: P=m(g-a)

slijedi da u ovom slučaju P=0, tj. nema težine. Stoga, ako se tijela kreću samo pod utjecajem gravitacije (tj. slobodno padaju), ona su u stanju bestežinsko stanje. karakteristično obilježje ovo stanje je odsutnost deformacija kod tijela koja slobodno padaju i unutarnjih naprezanja, koje u tijelima u mirovanju uzrokuje gravitacija. Razlog bestežinskog stanja tijela je taj što sila gravitacije daje iste akceleracije tijelu koje slobodno pada i njegovom osloncu (ili ovjesu).

Sedamnaesto stoljeće se ne bez razloga naziva stoljećem velikih astronomskih otkrića. Dugogodišnja promatranja Galilea, Kopernika, Tycho Brahea omogućila su Johannesu Kepleru da formulira zakone gibanja nebeskih tijela. Bio je potreban genij, Isaac Newton, da objasni zašto su planeti u stalnom kretanju, što ih tjera da ostanu u svojoj orbiti i što je gravitacija.

Hipoteze genija

Isaac Newton nije formulirao svoje zakone gibanja za teoriju, već za praktična aplikacija. Sažimajući podatke višegodišnjih astronomskih promatranja i zahvaljujući svojim zakonima gibanja, ovaj veliki znanstvenik uspio je odgovoriti na pitanje koje je zbunilo više od jedne generacije znanstvenika: "Što drži planete u njihovim orbitama?" Doista, prije Newtona, znanstvenici su iznijeli različite pretpostavke - od kristalnih sfera do magnetskih tekućina. Zahvaljujući prvom Newtonovom zakonu, postalo je jasno da sila nije potrebna za jednoliko pravocrtno gibanje. Sila je potrebna da bi se planeti kretali po zakrivljenoj orbiti. Ako primijenimo formulu sile iz Newtonovog drugog zakona, tada će ona biti jednaka umnošku akceleracije i mase. Newton je došao do zaključka da akceleracija mora biti jednaka v 2/R. Tako će se lakše nebesko tijelo, Mjesec na primjer, okretati oko težeg, ali mu se nikada neće približiti. Ovo se može zamisliti kao padanje s tangente na kružnicu na samu kružnicu. Na mjestu dodira brzina može biti konstantna ili nula, ali ubrzanje je uvijek prisutno. Konstantno kretanje duž zadane orbite bez izostanka vidljivog ubrzanja - to je Newtonov odgovor na pitanje o kretanju planeta.

Privlačnost

Dakle, Mjesec se kreće oko Zemlje, a Zemlja - oko Sunca, pokoravajući se određenoj sili. Newtonov genij očitovao se u tome što je spojio silu privlačenja nebeskih tijela sa silom gravitacije, koja je poznata svakom stanovniku Zemlje. Postoji legenda da je Newtona na točne zaključke potaknula obična jabuka koja mu je pala na glavu. Privlačenje jabuke i Mjeseca Zemlji opisuje se prema potpuno istim zakonima, zaključio je istraživač. Gravitacija je dobila svoje drugo ime po riječi "gravis", što znači "težina".

gravitacija

Rezimirajući zakone gibanja planeta, Newton je otkrio da se sila njihove interakcije može izračunati formulom:

Gdje su m 1 m 2 mase tijela u interakciji, R je udaljenost između njih, a G je određeni koeficijent proporcionalnosti, koji se naziva gravitacijska konstanta. Riječ "gravitacija" odabrana je apsolutno ispravno, jer dolazi od riječi "težina". Točan broj Newtonova konstanta nije bila poznata, mnogo kasnije vrijednost G je ustanovio Cavendish. Vidi se da na djelovanje sile privlačenja utječu mase tijela te se uzima u obzir udaljenost između njih. Nikakvi drugi čimbenici ne mogu utjecati na snagu privlačnosti.

Značenje zakona privlačenja

Ovaj zakon je univerzalan i može se primijeniti na bilo koja dva tijela koja imaju masu. U slučaju kada je masa jednog tijela u interakciji puno veća od mase drugog, možemo govoriti o posebnom slučaju sila gravitacije, za koji postoji poseban izraz "gravitacija". Ovaj koncept se koristi za probleme koji izračunavaju silu gravitacije na Zemlji ili nečem drugom nebeska tijela. Zamijenimo li vrijednost gravitacije u formulu Newtonovog drugog zakona, dobivamo vrijednost F=ma. Ovdje je a ubrzanje gravitacije, što uzrokuje da tijela teže jedno prema drugom. U problemima koji uključuju korištenje gravitacijskog ubrzanja obično se označava slovom g. Koristeći integralni račun koji je razvio, Newton je matematički dokazao da je sila gravitacije u kugli uvijek koncentrirana u središtu većeg tijela. U paru jabuka-Zemlja vektor ubrzanja je usmjeren prema središtu zemlje, u paru Zemlja-Sunce usmjeren je prema Suncu i tako dalje.

Ovisnosti gravitacije o geografskoj širini

Sila gravitacije na Zemlji ovisi o visini tijela ispod površine planeta i o geografskoj širini na kojoj se pokus provodi. Visina tijela utječe na vrijednost R, kao što vidite, što je udaljenost od Zemljine površine veća, to je vrijednost g manja. Odnos između gravitacije i geografske širine objašnjava se činjenicom da Zemlja nije kugla, već geoid. Na polovima je blago spljošten. Stoga će udaljenost od središta Zemlje do ekvatora i do pola biti različita - do 10%. Ova neusklađenost čini izračune vrlo nezgodnim, na primjer, izračune transkontinentalnog tereta. Stoga se baza uzima kao pokazatelj sile privlačenja na srednjim geografskim širinama od 9,81 m / s 2.

Tjelesna težina

U svakodnevnom životu naširoko se koristi koncept kao što je tjelesna težina. U fizici se označava slovom P. Težina je sila kojom tijelo pritišće oslonac. U svakodnevnom konceptu težina se često zamjenjuje konceptom "mase", iako su to potpuno različite količine. Ovisno o tome koju vrijednost poprima sila gravitacije, mijenja se i težina tijela. Na primjer, težina olovnog dijela na Zemlji i Mjesecu bit će različita. Ali masa ostaje nepromijenjena i na Zemlji i na Mjesecu. Osim toga, u određenim slučajevima tjelesna težina može biti nula. Težina je veličina koja ima smjer, a masa je skalar.

Ali budući da je prema trećem Newtonovom zakonu djelovanje jednako reakciji, težini tijela jednaka snazi reakcije podrške.

Budući da je silu reakcije jednostavnog oslonca prilično teško izmjeriti, pokus se može "preokrenuti" tako da se tijelo objesi na oprugu i izmjeri stupanj istezanja te opruge. U ovom slučaju, sila koja rasteže oprugu s opterećenjem imat će potpuno logičan F=mg, gdje je m masa, a g ubrzanje slobodnog pada.

Preopterećenje

Ako se teret s oprugom podigne, tada će ubrzanje sile teže i ubrzanje podizanja biti usmjerene u suprotnim smjerovima. Može se predstaviti na sljedeći način: F = m(g+a). Gravitacija, a time i njegova težina, se povećavaju.

Postoji poseban izraz za povećanje težine povezano s dodatnim ubrzanjem - preopterećenjem. Učinak preopterećenja iskusio je svatko od nas, dižući se u liftu ili uzlijetajući avionom. Posebno snažno preopterećenje doživljavaju kozmonauti i piloti nadzvučnih zrakoplova prilikom polijetanja svojih zrakoplova.

bestežinsko stanje

Kada je tijelo ubrzano u smjeru gravitacije, odnosno u našem slučaju prema dolje, tada je F=m(g-a). Dakle, težina tijela postaje manja. U graničnom slučaju, kada je a=g i usmjereni su u različitim smjerovima, možemo govoriti o nultoj težini, odnosno da tijelo pada konstantnom brzinom. Stanje u kojem je težina tijela nula naziva se bestežinsko stanje. Osoba doživljava stanje bestežinskog stanja u svemirski brod kada se kreće s ugašenim motorima. Betežinsko stanje je uobičajeno stanje za astronaute i pilote koji lete nadzvučnim zrakoplovima.

Značenje gravitacije

Bez gravitacije ne bi se dogodilo mnoge stvari koje nam se čine prirodnim – ne bi se spuštale lavine s planina, ne bi padala kiša, rijeke ne bi tekle. Zemljina atmosfera održava se gravitacijom. Za usporedbu, planeti s manjom masom, poput Mjeseca ili Merkura, vrlo su brzo izgubili svoju atmosferu i ostali bez obrane od strujanja jakog kozmičkog zračenja. Zemljina atmosfera odigrala je odlučujuću ulogu u nastanku života na Zemlji, njegovoj modificiranju i očuvanju.

Osim gravitacije, na Zemlju utječe i sila gravitacije Mjeseca. Zbog bliskog (kozmičkog) susjedstva, na Zemlji postoje oseke i oseke, kontinenti se pomiču, a mnogi biološki ritmovi poklapaju se s lunarnim kalendarom.

Dakle, silu gravitacije ne treba smatrati dosadnom smetnjom, već korisnim i nužnim zakonom prirode.

Sila gravitacije- ovo je sila koja djeluje na tijelo sa strane Zemlje i obavještava tijelo o ubrzanju slobodnog pada:

\(~\vec F_T = m \vec g.\)

Svako tijelo koje se nalazi na Zemlji (ili blizu nje), zajedno sa Zemljom, rotira oko svoje osi, tj. tijelo se kreće u krugu polumjera r s konstantnom modulom brzinom (slika 1).

Na tijelo na površini Zemlje djeluju gravitacijska sila \(~\vec F\) i sila sa zemljine površine \(~\vec N_p\).

Njihova rezultanta

\(~\vec F_1 = \vec F + \vec N_p \qquad (1)\)

obavještava tijelo centripetalno ubrzanje

\(~a_c = \frac(\upsilon^2)(r).\)

Razložimo gravitacijsku silu \(~\vec F\) na dvije komponente, od kojih će jedna biti \(~\vec F_1\), tj.

\(~\vec F = \vec F_1 + \vec F_T. \qquad (2)\)

Iz jednadžbi (1) i (2) vidimo da

\(~\vec F_T = - \vec N_p.\)

Dakle, sila gravitacije \(~\vec F_T\) je jedna od komponenti sile gravitacije \(~\vec F\). Druga komponenta \(~\vec F_1\) govori o centripetalnom ubrzanju tijela.

U točki Μ na geografska širina φ gravitacija nije usmjerena duž polumjera Zemlje, već pod nekim kutom α njemu. Sila gravitacije usmjerena je duž takozvane strme linije (okomito prema dolje).

Sila gravitacije jednaka je po veličini i smjeru sili gravitacije samo na polovima. Na ekvatoru se poklapaju u smjeru, a apsolutna razlika je najveća.

\(~F_T = F - F_1 = F - m \omega^2 R,\)

gdje ω je kutna brzina Zemljine rotacije, R je polumjer zemlje.

\(~\omega = \frac(2 \pi)(T) = \frac(2 \cdot 2.34)(24 \cdot 3600)\) rad/s = 0,727 10 -4 rad/s.

Jer ω onda vrlo mali F T≈ F. Posljedično, sila gravitacije se malo razlikuje po modulu od sile gravitacije, pa se ta razlika često može zanemariti.

Zatim F T≈ F, \(~mg = \frac(GMm)((h + R)^2) \Strelica desno g = \frac(GM)((h + R)^2)\) .

Ova formula pokazuje da je ubrzanje slobodnog pada g ne ovisi o masi tijela koje pada, nego ovisi o visini.

Književnost

Aksenovich L. A. Fizika u Srednja škola: Teorija. Zadaci. Testovi: Proc. doplatak za ustanove koje pružaju opću. okruženja, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 39-40.

Definicija

Pod utjecajem sile privlačenja prema Zemlji sva tijela padaju jednakim ubrzanjima u odnosu na njezinu površinu. Ovo ubrzanje naziva se akceleracija slobodnog pada i označava se sa: g. Smatra se da je njegova vrijednost u SI sustavu g = 9,80665 m / s 2 - to je takozvana standardna vrijednost.

Gore navedeno znači da u referentnom okviru koji je povezan sa Zemljom na bilo koje tijelo mase m djeluje sila jednaka:

što se zove gravitacija.

Ako tijelo miruje na površini Zemlje, tada je sila gravitacije uravnotežena reakcijom ovjesa ili oslonca koji sprječava da tijelo padne (tjelesna težina).

Razlika između sile gravitacije i sile privlačenja prema zemlji

Točnije, treba napomenuti da se kao rezultat neinercijalnog referentnog okvira koji je povezan sa Zemljom, sila gravitacije razlikuje od sile privlačenja prema Zemlji. Ubrzanje koje odgovara kretanju po orbiti znatno je manje od ubrzanja koje je povezano s dnevnom rotacijom Zemlje. Referentni okvir povezan sa Zemljom rotira u odnosu na inercijalne okvire s kutnom brzinom =const. Stoga, u slučaju razmatranja kretanja tijela u odnosu na Zemlju, treba uzeti u obzir centrifugalnu silu inercije (F in), jednaku:

gdje je m masa tijela, r je udaljenost od Zemljine osi. Ako se tijelo ne nalazi visoko od Zemljine površine (u usporedbi s polumjerom Zemlje), onda možemo pretpostaviti da

gdje je R Z polumjer Zemlje, zemljopisna širina područja.

U ovom slučaju, ubrzanje slobodnog pada (g) u odnosu na Zemlju bit će određeno djelovanjem sila: sile privlačenja na Zemlju () i sile tromosti (). U ovom slučaju, sila gravitacije je rezultanta ovih sila:

Budući da sila gravitacije daje tijelu mase m akceleraciju jednaku , tada vrijedi relacija (1).

Razlika između sile gravitacije i sile privlačenja prema Zemlji je mala. Jer .

Kao i svaka sila, gravitacija je vektorska veličina. Smjer sile, na primjer, poklapa se sa smjerom navoja rastegnutog teretom, koji se naziva smjerom viska. Sila je usmjerena prema središtu zemlje. To znači da je i visak usmjeren samo prema polovima i ekvatoru. Na drugim geografskim širinama, kut odstupanja () od smjera prema središtu Zemlje jednak je:

Razlika između F g -P najveća je na ekvatoru, iznosi 0,3% veličine sile F g . Jer Zemlja je spljošten u blizini polova, tada F g ima neke varijacije u geografskoj širini. Dakle, na ekvatoru je 0,2% manje nego na polovima. Kao rezultat toga, ubrzanje g varira s zemljopisnom širinom od 9,780 m/s 2 (ekvator) do 9,832 m/s 2 (polovi).

Prema inercijski sustav referentni (na primjer, heliocentrični CO), tijelo u slobodnom padu kretat će se akceleracijom (a) različitom od g, jednakom po apsolutnoj vrijednosti:

a koji se u smjeru podudara sa smjerom sile.

Gravitacijske jedinice

Osnovna jedinica za gravitaciju u SI sustavu je: [P]=H

U GHS: [P]=din

Primjeri rješavanja problema

Primjer

Zadatak. Odredite koliko je puta jačina gravitacije na Zemlji (P 1) veća od gravitacije na Mjesecu (P 2).

Riješenje. Modul gravitacije određuje se formulom:

Ako mislimo na silu gravitacije na Zemlji, tada koristimo vrijednost m/s^2 kao ubrzanje slobodnog pada. Da bismo izračunali silu gravitacije na Mjesecu, pomoću referentnih knjiga pronaći ćemo ubrzanje slobodnog pada na ovom planetu, jednako je 1,6 m / s ^ 2.

Dakle, da bi se odgovorilo na postavljeno pitanje, treba pronaći odnos:

Napravimo izračune:

Odgovor.

Primjer

Zadatak. Dobijte izraz koji povezuje geografsku širinu i kut koje oblikuju vektor gravitacije i vektor sile privlačenja na Zemlju.

Riješenje. Kut koji nastaje između smjerova sile privlačenja na Zemlju i smjera gravitacije može se procijeniti ako uzmemo u obzir sliku 1 i primijenimo sinusni teorem. Na slici 1 prikazani su: - centrifugalna sila tromosti, koja nastaje zbog rotacije Zemlje oko svoje osi, - sila gravitacije, - sila privlačenja tijela prema Zemlji. Kut je zemljopisna širina terena na Zemlji.

Potrebno je poznavati točku primjene i smjer svake sile. Važno je znati točno odrediti koje sile djeluju na tijelo i u kojem smjeru. Sila je označena kao , mjerena u Newtonima. Kako bi se razlikovale sile, one su označene na sljedeći način

Ispod su glavne sile koje djeluju u prirodi. Nemoguće je izmisliti nepostojeće sile pri rješavanju problema!

U prirodi postoje mnoge sile. Ovdje razmatramo sile koje se razmatraju u školskom kolegiju fizike pri proučavanju dinamike. Spominju se i druge sile, o kojima će biti riječi u drugim poglavljima.

Sila gravitacije

Na svako tijelo na planeti utječe Zemljina gravitacija. Formulom je određena sila kojom Zemlja privlači svako tijelo

Točka primjene je u težištu tijela. Sila gravitacije uvijek usmjerena okomito prema dolje.

Sila trenja

Upoznajmo se sa silom trenja. Ova sila nastaje kada se tijela pomiču i dvije površine dođu u dodir. Sila nastaje kao rezultat činjenice da površine, gledane pod mikroskopom, nisu glatke kako se čine. Sila trenja određena je formulom:

Na mjestu dodira dviju površina djeluje sila. Usmjereno u smjeru suprotnom kretanju.

Reakciona snaga podrške

Zamislite vrlo težak predmet koji leži na stolu. Stol se savija pod težinom predmeta. No, prema trećem Newtonovom zakonu, stol djeluje na predmet s potpuno istom silom kao i predmet na stolu. Sila je usmjerena suprotno sili kojom predmet pritišće stol. To je gore. Ta se sila naziva reakcija potpore. Ime sile "govori" reagirati podrška. Ova sila nastaje kad god postoji udar na oslonac. Priroda njegove pojave molekularnoj razini. Objekt je, takoreći, deformirao uobičajeni položaj i veze molekula (unutar stola), a oni se, zauzvrat, nastoje vratiti u svoje izvorno stanje, "odupirati".

Apsolutno svako tijelo, čak i vrlo lagano (na primjer, olovka koja leži na stolu), deformira potporu na mikro razini. Stoga dolazi do reakcije podrške.

Ne postoji posebna formula za pronalaženje ove sile. Označavaju ga slovom, ali ta moć je jednostavna odvojeni pogled elastična sila, pa se može označiti kao

Sila se primjenjuje na mjestu dodira predmeta s potporom. Usmjeren okomito na oslonac.

Budući da je tijelo predstavljeno kao materijalna točka, sila se može prikazati iz središta

Elastična sila

Ova sila nastaje kao rezultat deformacije (promjene u početnom stanju tvari). Na primjer, kada rastegnemo oprugu, povećavamo razmak između molekula materijala opruge. Kada stisnemo oprugu, smanjujemo je. Kad se uvijamo ili pomičemo. U svim ovim primjerima nastaje sila koja sprječava deformaciju – sila elastičnosti.

Hookeov zakon

Sila elastičnosti usmjerena je suprotno od deformacije.

Budući da je tijelo predstavljeno kao materijalna točka, sila se može prikazati iz središta

Na serijska veza, na primjer, krutost opruge izračunava se po formuli

Na paralelna veza krutost

Krutost uzorka. Youngov modul.

Youngov modul karakterizira elastična svojstva tvari. To je konstantna vrijednost koja ovisi samo o materijalu, njegovom fizičkom stanju. Karakterizira sposobnost materijala da se odupre vlačnoj ili tlačnoj deformaciji. Vrijednost Youngovog modula je tablična.

Više o nekretninama čvrste tvari.

Tjelesna težina

Težina tijela je sila kojom predmet djeluje na oslonac. Kažete da je to gravitacija! Zabuna se događa u sljedećem: doista, često je težina tijela jednaka sili gravitacije, ali su te sile potpuno različite. Gravitacija je sila koja proizlazi iz interakcije sa Zemljom. Težina je rezultat interakcije s potporom. Sila gravitacije se primjenjuje na težište predmeta, dok je težina sila koja djeluje na oslonac (ne na predmet)!

Ne postoji formula za određivanje težine. Ova sila je označena slovom .

Reakciona sila oslonca ili sila elastičnosti nastaje kao odgovor na udar nekog predmeta o ovjes ili oslonac, stoga je tjelesna težina uvijek brojčano jednaka sili elastičnosti, ali ima suprotan smjer.

Sila reakcije oslonca i utega su sile iste prirode, prema 3. Newtonovom zakonu jednake su i suprotno usmjerene. Težina je sila koja djeluje na oslonac, a ne na tijelo. Na tijelo djeluje sila gravitacije.

Tjelesna težina možda nije jednaka gravitaciji. Može biti više ili manje, ili može biti takvo da je težina nula. Ovo stanje se zove bestežinsko stanje. Betežinsko stanje je stanje kada predmet ne stupa u interakciju s potporom, na primjer, stanje leta: postoji gravitacija, ali težina je nula!

Moguće je odrediti smjer ubrzanja ako odredite kamo je usmjerena rezultantna sila

Imajte na umu da je težina sila, mjerena u Newtonima. Kako točno odgovoriti na pitanje: "Koliko težiš"? Odgovaramo na 50 kg, ne imenujemo težinu, već našu masu! U ovom primjeru, naša težina je jednaka gravitaciji, što je otprilike 500N!

Preopterećenje- omjer težine i gravitacije

Arhimedova snaga

Sila nastaje kao rezultat interakcije tijela s tekućinom (plinom), kada je uronjeno u tekućinu (ili plin). Ova sila gura tijelo iz vode (plina). Stoga je usmjerena okomito prema gore (gura). Određuje se formulom:

U zraku zanemarujemo Arhimedovu silu.

Ako je Arhimedova sila jednaka sili gravitacije, tijelo lebdi. Ako je Arhimedova sila veća, tada se izdiže na površinu tekućine, ako je manja, tone.

električne sile

Postoje sile električnog porijekla. Javlja se kada postoji električno punjenje. O tim silama, kao što su Coulombova sila, Amperova sila, Lorentzova sila, detaljno se govori u odjeljku Elektrika.

Shematski prikaz sila koje djeluju na tijelo

Često je tijelo modelirano materijalnom točkom. Stoga u dijagramima razne točke aplikacije se prenose u jednu točku - u središte, a tijelo je shematski prikazano u krugu ili pravokutniku.

Da bismo ispravno odredili sile, potrebno je navesti sva tijela s kojima ispitano tijelo stupa u interakciju. Odredite što se događa kao rezultat interakcije sa svakim od njih: trenje, deformacija, privlačenje ili možda odbijanje. Odredite vrstu sile, ispravno naznačite smjer. Pažnja! Broj sila će se podudarati s brojem tijela s kojima se odvija interakcija.

Glavna stvar koju treba zapamtiti

1) Sile i njihova priroda;
2) Smjer sila;
3) Biti u stanju identificirati djelujuće sile

Razlikovati vanjsko (suho) i unutarnje (viskozno) trenje. Između dodirivanja dolazi do vanjskog trenja tvrdim površinama, unutarnji - između slojeva tekućine ili plina tijekom njihovog relativnog gibanja. Postoje tri vrste vanjskog trenja: statičko trenje, trenje klizanja i trenje kotrljanja.

Trenje kotrljanja određuje se formulom

Sila otpora nastaje kada se tijelo kreće u tekućini ili plinu. Veličina sile otpora ovisi o veličini i obliku tijela, brzini njegova kretanja i svojstvima tekućine ili plina. Pri malim brzinama sila otpora je proporcionalna brzini tijela

Pri velikim brzinama proporcionalan je kvadratu brzine

Razmotrite međusobnu privlačnost objekta i Zemlje. Između njih, prema zakonu gravitacije, nastaje sila

Sada usporedimo zakon gravitacije i silu gravitacije

Vrijednost ubrzanja slobodnog pada ovisi o masi Zemlje i njezinom polumjeru! Dakle, moguće je izračunati s kojim će ubrzanjem padati objekti na Mjesecu ili na bilo kojem drugom planetu, koristeći masu i polumjer tog planeta.

Udaljenost od središta Zemlje do polova je manja nego do ekvatora. Stoga je ubrzanje slobodnog pada na ekvatoru nešto manje nego na polovima. Istodobno, treba napomenuti da je glavni razlog ovisnosti ubrzanja slobodnog pada o geografskoj širini područja činjenica da se Zemlja rotira oko svoje osi.