Forțe în mecanică. Unitate de forță în mecanică

Forțele din mecanică se manifestă cel mai adesea într-o astfel de subsecție ca dinamica. Este acolo că mișcarea corpurilor este studiată ținând seama de forțele care acționează asupra lor. Despre ce sunt forțele din mecanică, ce fel de natură au și cum pot fi calculate, vom vorbi azi.

Care este baza dinamicii

Așa cum sa spus mai înainte, forțele din mecanică se manifestă cel mai adesea exact în această subsecțiune. Și dacă este așa, atunci nu va fi deloc inutil să știți care este, în general, existența teoretică de bază a dinamicii. Poate că cineva deja a ghicit că vorbim de faimosul Isaac Newton sau, mai degrabă, de legile pe care le-a derivat. Unitatea de forță în mecanică, apropo, este tocmai de aceea poartă numele său.

Ce pot face legile lui Newton?

Acestea ne permit să rezolvăm principala problemă în cazul în care toate forțele care acționează la o anumită clipă de timp pe corpul investigat sunt cunoscute cu certitudine. Să presupunem că acesta este într-adevăr cazul și îi cunoaștem. Apoi, fără mari dificultăți, puteți găsi accelerația aplicabilă corpului. Dar cunoașterea modulului și a direcției de accelerare va deschide perspectiva de a găsi viteza corpului în orice moment. Ca rezultat, putem determina poziția punctului material când vrem. Aici putem sublinia importanța și problema inversă. Se pare că pentru rezolvarea inițială a problemelor este necesar să se pună corect forțele în mecanică, formulele cărora vor fi date mai jos.

Natura forțelor

Dacă deschidem un manual, un manual de fizică sau alt material de referință și ne întoarcem la secțiunea mecanică, vom vedea o mulțime de probleme din dinamică, unde întâlnim cel mai adesea doar trei forțe. Ele sunt legate de gravitatea universală, frecare și elasticitate. Să vorbim despre fiecare dintre ele în detaliu. Și începeți, probabil, cu primul.

Corpul cade de la o înălțime fără a avea o viteză inițială

Astfel de cazuri sunt chemați cădere liberă. Tot ceea ce ne înconjoară este atras de planeta noastră. Inclusiv noi înșine. Aici este posibil să determinăm acest fapt Forțele gravitației universale. Acum putem neglija rezistența aerului, deși această abordare nu este întotdeauna rezonabilă. Dar ce primim? Apoi, va veni că toate corpurile au aproximativ aceeași accelerare la cădere liberă. Indiferent dacă aruncăm o mică pietricică sau o piatră de piatră în jos - viteza și timpul căderii vor fi aproximativ aceleași.

Adăugați la sistem un resort

Imaginați-vă că un arc a fost suspendat pe primăvară. El, ca orice alt corp, se va strădui să cadă la pământ. În acest moment, acționează asupra lui forță de atracție a planetei noastre. Cu toate acestea, în cazul în care arcul este puternic, se va întinde la un anumit punct. După aceasta, caderea corpului va înceta, iar sistemul va ajunge la o stare de așa-numită echilibru mecanic. Apare atunci când mai multe forțe acționează asupra corpului, dar suma lor este zero. Cu alte cuvinte, acțiunile forțelor sunt compensate.

Iată concluzia logică. Se pare că, în plus față de gravitate greutatea pe partea arcului este acționată de o altă forță, numeric egală cu atracția. Are un nume foarte simplu, dat de fenomen. O numesc forța elasticității. Unitatea de forță în mecanică este universală, iar aici este de asemenea egală cu un Newton.

Este accelerația motivul schimbării vitezei?

Poate. La prima vedere, totul arată așa. Dar dacă sapa mai adânc, problema va avea un turn destul de interesant. Există un minunat Legea lui Newton (a doua), care afirmă că forța este egală cu produsul maselor pe accelerație raportate corpului. La început poate părea (exclusiv matematic) că puterea este rezultatul. Dar nu, de fapt, contrariul este adevărat.

Imaginați-vă o minge de fotbal care este bătută. El este informat despre putere, după care dobândește o anumită accelerare. În mod similar, în cazul mișcărilor corporale. După trecerea acestei distanțe, se va opri. Accelerația va avea o valoare negativă până când viteza va fi egală cu zero. Putem imediat sugera că există o anumită forță care încetinește corpul, adică este cauza acestei accelerații cele mai negative. Și există. Aceasta este forța de frecare.

Moment de forță. Mecanică: teoretică și tehnică

Momentul forței va fi numit forța de rotație creată ca urmare a rotirii vectorului de forță în raport cu punctul sau corpul implicit. Are dimensiunea lui Newton pe metru. Condițiile de apariție sunt destul de simple. Pentru a face acest lucru, este suficient ca punctul să nu se afle pe linia de forță. Puteți defini momentul ca un produs de forță și umăr. Cel mai simplu exemplu este strângerea piuliței cu o cheie. Forța mecanică teoretică este aproape identică cu analogii din secțiunea clasică, deci nu mai are sens să intrăm în ea pentru o analiză mai detaliată. Să ne întoarcem la elementele de bază, deoarece sunt mult mai importante.

Din nou, despre puterea elasticității

Cititorul poate verifica personal ceea ce se va spune acum. Să presupunem că avem un corp solid. Orice corp solid exercită rezistență atunci când încearcă să schimbe forma, dimensiunea. Dar aceste operațiuni nu sunt altceva decât o deformare obișnuită, nu-i așa? Dar care sunt tipurile ei? Există cinci tipuri de bază de deformare: întindere, comprimare, îndoire, torsiune, forfecare.

Ce se întâmplă atunci când încercați să modificați forma și dimensiunea?

Ea depinde deja de natura corpului. În general, deformarea este elastică și nu elastică. Dar ar trebui să știți că, în orice încercare de a schimba forma și dimensiunea corpului, va încerca să le întoarcă înapoi. În cazul în care deformarea este mică în comparație cu dimensiunile originale, se pot realiza forțe elastice. Este o altă problemă dacă totul este exact opusul. Dar studiul proceselor similare a fost deja făcut de un om de știință Robert Hooke. Experimentele sale, care au oferit o acoperire largă a procesului de deformare în corpuri, a condus în 1660.

Ce a făcut acest om de știință?

Luă o tijă solidă, care începu să se întindă. În același timp, după cum ați putea ghici, forța elastică a apărut în interiorul barei. A fost măsurată în timpul întinderii. Pentru a descrie procesele în termeni cantitativi, a introdus o nouă valoare, numită mai târziu o extensie. Aceasta nu este altceva decât diferența în dimensiunile liniare ale corpului în stările obișnuite și extinse. Rezultatele experimentului chiar au surprins unele. Așa cum sa dovedit, în cazul deformațiilor mici între alungire și forța elastică, există o relație direct proporțională. Aici avem o altă cantitate, pe care o numim coeficientul de elasticitate. Depinde de ce material este făcut din corp și de dimensiunile liniare pe care le are.