ЩО МОЖЕ СПРИЧИНИТИ СИЛА?

Сила це фізична величина, що характеризує взаємодію між тілами в усіх куточках Всесвіту. Дією сили пояснюються такі явища, як обертання планет навколо своєї зорі, утворення гір, припливи та відпливи, миттєве переміщення електричних розрядів блискавки. Зазвичай природні явища виникають не через вплив якоїсь однієї сили, а внаслідок спільної дії різних сил.

Сили можна визначити й дослідити лише за результатами їхньої дії. Силою є все те, що може змінити стан спокою або руху тіла. Так, за допомогою однієї або кількох сил можна вивести тіло зі стану спокою, зупинити те, що рухалося, загальмувати чи прискорити цей рух, змінити його напрямок. Сила може спричинити деформацію пластичних або еластичних тіл. ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ

ЗАКОН ГУКА На деформовану (розтягнуту чи стиснуту) пружину діє так звана відновлювальна сила, що прагне повернути її до початкової форми. Ця сила прямо пропорційна величині деформації пружини. Математично закон Гука виражається формулою: F = - к ΔІ. Знак «-» у формулі закону Гука означає, що сила, яка діє на деформовану пружину, завжди спрямована в протилежний до деформації бік. Величина к, або константа Гука, залежить від матеріалу, з якого зроблена пружина, товщини дроту й діаметра спіралей Щоб розтягнути еспандер, спортсмен має прикласти силу, пропорційну розтягуванню

Надзвичайно велика сила двигунів ракети- носія за короткий час підносить космічний корабель на значну висоту.

ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ СИЛИ ВЕКТОРНИЙ ХАРАКТЕР СИЛИ Сила векторна величина; щоб визначити її та передбачити дію, треба, крім величини, указати точку прикладання, лінію та напрямок дії. лінія дії величи на напрямок дії точка прикладання сили

РЕПРЕЗЕНТАЦІЯ СИЛИ Сила презентується за допомогою вектора. Вектор це стрілка, довжина якої вказує на величину сили (число й одиницю виміру). Початок стрілки позначає точку прикладання сили, пряма показує лінію дії, а кінчик стрілки напрямок дії.

ВИМІРЮВАННЯ СИЛ Сила вимірюється динамометром, який порівнює силу з величиною розтягування попередньо каліброваної пружини. Вимірювання сили динамометром називається непрямим, бо порівнюються різні фізичні величини. Вимірявши довжину пружини, ми дізнаємося про величину сили. каліброван а пружина стрілка шкала в ньютонах(Н)

МОМЕНТ СИЛИ Момент сили відносно певної точки це векторна фізична величина, що описує зміну обертального руху тіла під дією цієї сили.M = F d Кермо вантажівки роблять великим за традицією: раніше не було гідро підсилювачів, і водій крутив кермо, прикладаючи лише силу своїх рук. Ручку холодильника розташовано з того боку, де дверцята відчиняються, з того боку, де дверцята відчиняються, для збільшення дії сили для збільшення дії сили

ЯКОЮ Є СПІЛЬНА ДІЯ РІЗНИХ СИЛ? Із реальним явищем як результатом дії лише однієї сили маємо справу рідко. Ми живемо у світі, де існують щонайменше дві сили, впливу яких неможливо уникнути: сила тяжіння й сила тертя. Отже, треба вміти передбачати результати впливу кількох сил, одночасно прикладених до одного тіла, а також їх розрізняти.

ДОДАВАННЯ СИЛ Додаванням, або підсумовуванням, сил називають операцію пошуку однієї сили, яка приводить до того самого результату, що й прикладання кількох одночасно. Вибір методу додавання залежить від розташування сил: Додаванням, або підсумовуванням, сил називають операцію пошуку однієї сили, яка приводить до того самого результату, що й прикладання кількох одночасно. Вибір методу додавання залежить від розташування сил: чи прикладені вони в одній точці до твердого тіла, чи перетинаються в якійсь точці, чи паралельні. чи прикладені вони в одній точці до твердого тіла, чи перетинаються в якійсь точці, чи паралельні.

Сума сил, прикладених трьома чоловіками, дорівнює зусиллям одного коня. Сума сил, прикладених трьома чоловіками, дорівнює зусиллям одного коня.

СИЛИ, ПРИКЛАДЕНІ В ОДНІЙ ТОЧЦІ Дві сили, прикладені в одній точці, можна додати, застосувавши правило паралелограма. Сили при цьому зображують як вектори. Від кінця одного з них проводять пряму, паралельну другому вектору, а вже від кінця цього вектора пряму, паралельну першому. Вектор, який лежить на діагоналі утвореного в такий спосіб паралелограма й виходить із точки прикладання обох сил, і буде зображати суму сил. ПРАВИЛО ПАРАЛЕЛОГРАМА

Якщо дві сили, прикладені в одній точці, мають спільну лінію дії й напрямлені в один бік, то результуюча сила діятиме вздовж цієї самої лінії й у тому самому напрямку, а її величина дорівнюватиме сумі величин цих сил. Якщо дві сили мають спільну лінію дії, але спрямовані в протилежні боки, результуюча сила матиме таку саму лінію дії, напрямлену в бік дії більшої сили, а її величина дорівнюватиме різниці між величинами цих сил.

СИЛИ, ЩО ПЕРЕТИНАЮТЬСЯ В ТОЧЦІ Сили, прикладені до твердого тіла, що не деформується, називають силами ковзання; якщо точка прикладання сили переміщається вздовж лінії дії, то результат дії сили не змінюється Якщо дві сили прикладені до твердого тіла й лінії їхньої дії перетинаються в точці, то для визначення результуючої сили треба перенести два вектори по лініях їх дії до точки перетину. Вона й буде спільною точкою їх прикладання. Потім результуючу силу визначають так само, як і у випадку двох сил, прикладених в одній точці. Два буксири тягнуть корабель за допомогою канатів. Корабель рухається так, ніби на нього діє одна сила.

ПАРАЛЕЛЬНІ СИЛИ Результат дії двох паралельних сил обчислюється так само, як і сума сил, що прикладені в одній точці й діють в одному напрямку. Лінія дії результуючої сили буде паралельна лінії дії прикладених сил, а напрямок дії збігається з напрямком більшої сили. Точка прикладання сумарної сили розміщується так, щоб добутки величин сил і відстаней до цієї точки були однакові. Троси, що утримують поміст, розподіляють вагу маляра в такий спосіб: F1 + F2 =Р, а F1d1=F2d2

РОЗКЛАДАННЯ СИЛИ Якщо напрямок дії сили не збігається з напрямком руху тіла, то силу можна розкласти у двох або більше напрямках. Щоб розкласти силу графічно, треба провести від кінця вектора дві прямі, паралельні тим напрямкам, у яких виявляється дія сили, і замкнути паралелограм, накресливши паралельні прямі від початку вектора. Два вектори, що збігаються зі сторонами паралелограма, які виходять із точки прикладання сили, будуть результатом розкладання сили.

РІВНОВАГА Лампу утримують два проводи. Сили, з якими вони розтягаються, дорівнюють силі тяжіння лампи, тому вона перебуває в стані рівноваги Тіло перебуває в стані рівноваги, якщо сума всіх прикладених до нього сил дорівнює нулю, а моменти всіх цих сил компенсуються.

ДАЛЕКОДІЙНІ СИЛИ Не завжди дія сили виникає внаслідок безпосереднього контакту між двома тілами. Існує кілька типів сил, які діють на різних відстанях від величезних (між двома небесними світилами) до відносно невеликих (вплив електричного або магнітного полів) і, нарешті, дуже малих (між компонентами атомного ядра).

ЗАКОН ВСЕСВІТНЬОГО ТЯЖІННЯ Цей закон, відкритий Ісааком Ньютоном, визначає сили тяжіння, що існують між двома тілами. Сила, з якою взаємно притягуються два тіла, прямо пропорційна їх масам і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Завдяки силам тяжіння, що діють між небесними тілами, існує рівновага у Всесвіті.

ГРАВІТАЦІЯ Напруженість гравітаційного поля в деякій точці, або гравітація це сила, що діє на тіло одиничної маси, розміщене в цій точці. Гравітація на поверхні небесного тіла залежить від його маси та радіуса.

СИЛА ТЯЖІННЯ Сила тяжіння, що діє на тіло масою т, дорівнює F = тg. Оскільки маса тіла величина стала, то сила тяжіння залежить від прискорення вільного падіння g. На поверхні Землі g в середньому дорівнює 9,816 Н/кг. На Землі гравітація сильніша, ніж на Місяці. Тому валіза або наше тіло важать на Землі більше. Силою тяжіння називають силу, з якою певне небесне тіло притягує інше, розташоване в його гравітаційному полі. Сила тяжіння, що діє на тіло, залежить від його маси, маси небесного тіла та відстані між їх центрами.

МАГНІТНІ СИЛИ Якщо певні мінерали, наприклад магнетит, наблизити до заліза, нікелю або кобальту, то між ними виникають сили притягування або відштовхування, що називаються магнітними. Магніт притягує дрібні металеві предмети.

ЕЛЕКТРОСТАТИЧНІ СИЛИ Електричні заряди створюють навколо себе електричне поле. Якщо один заряд міститься в полі іншого, то виникають сили притягування або відштовхування. Потремо гребінець: він набуває електричного заряду й притягує до себе клаптики паперу.

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ СИЛИ Змінний електричний струм може утворити електромагнітне поле. Воно схоже на магнітне й створює сили, які діють на електричні заряди, інші електричні струми, а також предмети, що містять якусь із так званих феромагнітних речовин (залізо, кобальт або нікель). Електромагніт періодично притягує пластинку електричного дзвоника.

ЯДЕРНІ СИЛИ Це сили притягування величезної інтенсивності між частинками атомного ядра. Вони забезпечують єдність ядра, а в разі його розпаду виділяють значну енергію. Зображення на екрані монітора формується за допомогою потоку електронів, створюваних електронно-променевою трубкою. Швидкі електрони взаємодіють із частинками люмінофора екрана, спричиняючи його світіння.

СИЛА ТА РУХ Рух тіла безпосередньо пов'язаний із поняттям сили. Будь-який рух спричинено якоюсь силою. Але не завжди вдається визначити, яка саме сила спричинила певний рух. Уявімо собі гладенький сталевий диск, що ковзає по гладенькій горизонтальній поверхні криги. Ми не можемо вгадати, коли диск зупиниться, доки не дізнаємося, які сили на нього діють. Річ у тому, що сили пов'язані зі змінами руху, а не з рухом як таким. Динаміка вивчає зв'язок між силами та рухом тіл і спирається на три закони Ньютона Англійський фізик, математик і астроном Ісаак Ньютон ( ).

ЗАКОНИ НЬЮТОНА Закон інерції. Тіло не може самостійно змінювати стан спокою або руху. Мірою інерції тіла є його маса. Прискорення, якого набуває тіло, прямо пропорційне силі, що діє на тіло, та обернено пропорційне його масі, або F = та. Закон дії й протидії. Сили взаємодії між двома тілами мають однакову величину й напрямлені в протилежні боки. Космічний корабель у міжпланетному просторі рухається прямолінійно і рівномірно. Якщо на нього не діє жодна сила, то він не зазнає й прискорення.

Коли людина відштовхується від борту, щоб стрибнути на причал, то човен унаслідок закону дії й протидії відпливає назад. Щоб загальмувати тіло, треба прикласти силу в напрямку, зворотному до його швидкості.

ПРИСКОРЕННЯ Векторна сума сил, прикладених до візка, дорівнює його масі, помноженій на прискорення: F-F1 = та. За умови відсутності прискорення F = F1. Випущене з рук тіло падатиме під дією сили тяжіння, яка дорівнює добутку маси на прискорення вільного падіння: Р = тg. Оскільки F = та, а Р це і є сила тяжіння, то а = g. Таким чином, прискорення вільного падіння й гравітаційне прискорення дорівнюють одне одному

ВІЛЬНЕ ПАДІННЯ ТІЛ Динаміка дає змогу описати гравітаційне прискорення. Падіння тіл це прямолінійний рівномірний рух із прискоренням вільного падіння. Це дозволяє обчислити швидкість тіла, що вільно падає на землю (тертям повітря знехтуємо): v = g t. Знаючи час, протягом якого тіло падало з вежі, можна визначити її висоту: Н = gt 2 /2. У міру падіння швидкість скрині збільшується

СИЛА ТЕРТЯ Тертя це сила, що виникає в місці стикання поверхонь двох тіл. Якщо роздивлятися його під мікроскопом, то виявиться, що нерівності поверхні одного тіла зачіпаються об нерівності другого, що й спричиняє тертя. Коли ми рухаємо одне тіло по поверхні другого, воно штовхає цю поверхню, яка, у свою чергу, штовхає тіло, ми відчуваємо протидію.

НАТЯГ ТРОСА, МОТУЗКИ Ми називаємо натягом силу, за допомогою якої тягнуть якесь тіло. Розгляньмо випадок: рух відбувається у вертикальному напрямку.

А тепер подивімося на трос ліфта. Припустимо, що сила тертя дорівнює нулю. Трос під час підняття втримує ліфт і надає йому прискорення. Натяг троса, таким чином, дорівнює: Т= тg + та Коли ліфт підіймається вгору і його швидкість зменшується, на трос діють сила тяжіння ліфта й сила інерції. У результаті натяг троса буде меншим за силу тяжіння ліфта.