Как се измерва реакцията на подкрепа. Как да намерим силата на реакция на опората. Откъс, характеризиращ Силата на нормална реакция

Равномерно движение

С= v* T

С - път, разстояние [m] (метър)

v - скорост [m / s] (метър в секунда)

t - време [s] (секунда)

Формула за преобразуване на скоростта:

x км/ч =семейство шрифтове: Arial "> m / s

Средната скорост

vсряда= EN-US style = "font-family: Arial" "> s v цялотоначин

t в - всичковреме

Плътност на материята

ρ= EN-US style = "font-family: Arial" "> ρ- плътност

м - тегло [kg] (килограм)

V - обем [m3] (кубичен метър)

Гравитация, тегло и сила на реакция на лагера

Земно притегляне- силата на привличане към Земята. Прикрепен към тялото. Насочена към центъра на земята.

Теглото- силата, с която тялото натиска опората или разтяга окачването. Прикрепен към тялото. Насочен перпендикулярно на опората и успоредно на окачването надолу.

Поддържаща сила за реакция - силата, с която опората или окачването устояват на натиск или напрежение. Прикрепен към опора или закачалка. Насочен перпендикулярно на опората или успоредно на окачването нагоре.

ФT= m * g; P = m * g * cosα; N = m * g * cosα

F t - гравитация [N] (Нютон)

P - тегло [N]

н - сила на опорна реакция [N]

м - тегло [kg] (килограм)

α - ъгъл между хоризонталната равнина и опорната равнина [º, rad] (градуси, радиан)

g≈9,8 m / s2

Еластична сила (закон на Хук)

Фконтрол= к* х

F контрол - еластична сила [N] (Нютон)

к - коефициент на твърдост [N / m] (нютон на метър)

х - удължаване / компресия на пружината [m] (метър)

Механична работа

A = F * l * cosα

А - работа [J] (джаул)

Ф - сила [N] (Нютон)

л - разстояние, на което действа силата [m] (метър)

α - ъгълът между посоката на силата и посоката на движение [º, rad] (градус, радиан)

Специални случаи:

1) α = 0, т.е. посоката на действие на силата съвпада с посоката на движение

A = F * l;

2) α = π / 2 = 90 º, тоест посоката на силата е перпендикулярна на посоката на движение

А = 0;

3) α = π = 180 º, тоест посоката на силата е противоположна на посоката на движение

А=- Ф* л;

Мощност

н= EN-US "style =" font-family: Arial "> N- мощност [W] (Ват)

А - работа [J] (джаул)

T - време [s] (секунда)

Налягане в течности и твърди вещества

П= семейство шрифтове: Arial ">; П= ρ * ж* з

П - налягане [Pa] (паскал)

Ф - сила на натиск [N] (Нютон)

с - основна площ [m2] (квадратен метър)

ρ е плътността на материала/течността[kg / m3] (килограм на кубичен метър)

ж - ускорение на гравитацията [m / s2] (метър в секунда на квадрат)

з - височината на обекта/течния стълб [m] (метър)

Силата на Архимед

Силата на Архимед- силата, с която течност или газ се стремят да изтласкат потопено в тях тяло.

Фарх= ρ е* Vпогребение* ж

F Arch - Архимедова сила [N] (Нютон)

ρ w - плътност течност/газ [kg / m3] (килограм на кубичен метър)

V погребение - сила на звука потопена часттяло [m3] (кубичен метър)

ж - ускорение на гравитацията [m / s2] (метър в секунда на квадрат)

Състояние на тялото при плуване:

ρ е≥ρ T

ρ t - плътността на материала на тялото[kg / m3] (килограм на кубичен метър)

Правило за ливъридж

Ф1 * л1 = Ф2 * л2 (баланс на лоста)

F 1,2 - сила, действаща върху лоста [N] (Нютон)

l 1.2 - дължината на рамото на лоста на съответната сила [m] (метър)

Правилото на моментите

М= Ф* л

М - момент на сила [N * m] (Нютон метър)

F - сила [N] (Нютон)

л - дължина (лост) [m] (метър)

M1 = M2(равновесие)

Сила на триене

Фtr=µ* н

F tr - сила на триене [N] (Нютон)

µ - коефициент на триене[ , %]

н - сила на опорна реакция [N] (Нютон)

Енергия на тялото

Ероднина= семейство шрифтове: Arial ">; ЕNS= м* ж* з

Е род - кинетична енергия [J] (джаул)

м - телесно тегло [kg] (килограм)

v - скорост на тялото [m / s] (метър в секунда)

Ep - потенциална енергия[J] (джаул)

ж - ускорение на гравитацията [m / s2] (метър в секунда на квадрат)

з - височина над земята [m] (метър)

Закон за запазване на енергията: Енергията не изчезва никъде и не се появява от нищото, тя само преминава от една форма в друга.

Поставете камъка върху хоризонталния плот на Земята (фиг. 104). Тъй като ускорението на камък спрямо Земята е равно на куршум, то според втория закон на Нютон сумата от силите, действащи върху него, е равна на нула. Следователно ефектът на гравитацията m · g върху камъка трябва да бъде компенсиран от някои други сили. Ясно е, че под въздействието на камъка плотът се деформира. Следователно върху камъка от страната на масата действа еластична сила. Ако приемем, че камъкът взаимодейства само със Земята и плота на масата, тогава еластичната сила трябва да балансира силата на гравитацията: F ctrl = -m · g. Тази еластична сила се нарича поддържаща сила за реакцияи се обозначава с латинската буква N. Тъй като ускорението на гравитацията е насочено вертикално надолу, силата N е насочена вертикално нагоре - перпендикулярно на повърхността на плота на масата.

Тъй като плотът на масата действа върху камъка, според третия закон на Нютон, камъкът действа и върху плота със сила P = -N (фиг. 105). Тази сила се нарича тегло.

Теглото на тялото е силата, с която това тяло действа върху окачване или опора, докато е неподвижно спрямо окачването или опората.

Ясно е, че в разглеждания случай теглото на камъка е равно на силата на тежестта: P = m · g. Това ще важи за всяко тяло, положено върху окачване (подпора) спрямо Земята (фиг. 106). Очевидно в този случай точката на закрепване на окачването (или опората) е неподвижна спрямо Земята.

За тяло, опряно върху окачване (подпора), неподвижно спрямо Земята, теглото на тялото е равно на силата на гравитацията.

Теглото на тялото също ще бъде равно на силата на гравитацията, действаща върху тялото, ако тялото и окачването (подпората) се движат по равномерен праволинеен начин спрямо Земята.

Ако тялото и окачването (подпората) се движат спрямо Земята с ускорение, така че тялото да остане неподвижно спрямо окачването (подпората), тогава теглото на тялото няма да бъде равно на силата на гравитацията.

Нека да разгледаме един пример. Нека тяло с маса m лежи на пода на асансьор, чието ускорение a е насочено вертикално нагоре (фиг. 107). Ще приемем, че върху тялото действат само силата на тежестта m g и силата на реакция на пода N. (Теглото на тялото действа не върху тялото, а върху опората – пода на асансьора.) повдигане с ускорение a. В съответствие с втория закон на Нютон, произведението на масата и ускорението на тялото е равно на сбора от всички сили, действащи върху тялото. Следователно: m a = N - m g.

Следователно N = m a + m g = m (g + a). Това означава, че ако асансьорът има ускорение, насочено вертикално нагоре, тогава модулът на силата N на реакцията на пода ще бъде по-голям от модула на тежестта. Действително, силата на реакция на пода трябва не само да компенсира ефекта на гравитацията, но и да придаде ускорение на тялото в положителната посока на оста X.

Силата N е силата, с която подът на асансьора действа върху тялото. Според третия закон на Нютон тялото действа върху пода със сила P, чийто модул е ​​равен на модула N, но силата P е насочена в обратна посока. Тази сила е тежестта на тялото в движещ се асансьор. Модулът на тази сила е P = N = m · (g + a). Поради това, в асансьор, движещ се с ускорение, насочено нагоре спрямо Земята, модулът на телесното тегло е по-голям от модула на тежестта.

Това явление се нарича претоварване.

Например, да предположим, че ускорението a на асансьора е насочено вертикално нагоре и неговата стойност е равна на g, тоест a = g. В този случай модулът на теглото на тялото - силата, действаща върху пода на асансьора - ще бъде равен на P = m · (g + a) = m · (g + g) = 2m · g. Тоест, телесното тегло в този случай ще бъде два пъти по-голямо от това в асансьора, който е в покой спрямо Земята или се движи равномерно по права линия.

За тяло върху окачване (или опора), движещо се с ускорение спрямо Земята, насочено вертикално нагоре, теглото на тялото е по-голямо от силата на гравитацията.

Съотношението на теглото на тялото в асансьор, движещ се бързо спрямо Земята, към теглото на същото тяло в асансьор в покой или равномерно движещ се по права линия се нарича фактор на претоварванеили, по-накратко, претоварване.

Коефициент на претоварване (претоварване) - съотношението на телесното тегло по време на претоварване към силата на гравитацията, действаща върху тялото.

В случая, разгледан по-горе, претоварването е 2. Ясно е, че ако ускорението на асансьора е насочено нагоре и неговата стойност е равна на a = 2g, тогава коефициентът на претоварване ще бъде 3.

Сега нека си представим, че на пода на асансьор лежи тяло с маса m, чието ускорение спрямо Земята е насочено вертикално надолу (противоположно на оста X). Ако модулът на ускорение на асансьора a е по-малък от модула на гравитационното ускорение, тогава силата на реакция на пода на асансьора все още ще бъде насочена нагоре, в положителната посока на оста X, и нейният модул ще бъде равен на N = m · ( ж - а). Следователно модулът на теглото на тялото ще бъде равен на P = N = m · (g - a), т.е. ще бъде по-малък от модула на тежестта. По този начин тялото ще притисне пода на асансьора със сила, чийто модул е ​​по-малък от модула на тежестта.

Това чувство е познато на всеки, който се е возил на високоскоростен асансьор или е люлел голяма люлка. Докато се движите надолу от върха, усещате, че натиска ви върху опората намалява. Ако ускорението на опората е положително (повдигането и люлеенето започват да се издигат), вие сте притиснати повече към опората.

Ако ускорението на асансьора спрямо Земята е насочено надолу и е равно по големина на ускорението на гравитацията (асансьорът пада свободно), тогава силата на реакцията на пода ще стане равна на нула: N = m (g - a ) = m (g - g) = 0. V В този случай подът на асансьора ще престане да натиска върху тялото, лежащо върху него. Следователно, според третия закон на Нютон, тялото няма да натиска пода на асансьора, правейки свободно падане с асансьора. Телесното тегло ще бъде нула. Това състояние се нарича състояние на безтегловност.

Състоянието, в което телесното тегло е равно на нула, се нарича безтегловност.

И накрая, ако ускорението на асансьора, насочен към Земята, стане по-голямо от ускорението на гравитацията, тялото ще бъде притиснато към тавана на асансьора. В този случай телесното тегло ще промени посоката си. Състоянието на безтегловност ще изчезне. Това може лесно да се види, ако рязко дръпнете надолу буркана с предмета в него, като затворите горната част на буркана с длан, както е показано на фиг. 108.

Резултати

Теглото на тялото е силата, с която това тяло действа върху подемника или опората, докато е неподвижно спрямо окачването или опората.

Теглото на тяло в асансьор, движещ се с ускорение, насочено нагоре спрямо Земята, е в модул, по-голям от модула на тежестта. Това явление се нарича претоварване.

Коефициентът на претоварване (претоварване) е съотношението на телесното тегло по време на претоварване към силата на гравитацията, действаща върху това тяло.

Ако телесното тегло е нула, тогава това състояние се нарича безтегловност.

Въпроси

  1. Каква сила се нарича сила на опорна реакция? Какво се нарича телесно тегло?
  2. За какво се прилага телесното тегло?
  3. Дайте примери, когато телесното тегло: а) е равно на силата на тежестта; б) е равно на нула; в) повече гравитация; г) по-малко гравитация.
  4. Какво се нарича претоварване?
  5. Какво състояние се нарича безтегловност?

Упражнения

  1. Седмокласникът Сергей стои на подовата везна в стаята. Стрелката на устройството беше насочена срещу 50-килограмовата дивизия. Определете модула на теглото на Сергей. Отговорете на другите три въпроса за тази сила.
  2. Намерете претоварването, което изпитва космонавт в ракета, издигаща се вертикално нагоре с ускорение a = Зg.
  3. С каква сила действа космонавт с маса m = 100 kg върху ракетата, посочена в упражнение 2? Как се нарича тази сила?
  4. Намерете теглото на космонавт с маса m = 100 kg в ракета, която: а) стои неподвижно върху пусковата установка; б) се издига с ускорение a = 4g, насочено вертикално нагоре.
  5. Определете модулите на силите, действащи върху тежест с маса m = 2 kg, която виси неподвижно върху лека нишка, прикрепена към тавана на стаята. Какви са модулите на еластичната сила, действаща от страната на нишката: а) върху тежестта; б) на тавана? Какво е теглото на kettlebell? Съвет: Използвайте законите на Нютон, за да отговорите на тези въпроси.
  6. Намерете теглото на товар с тегло m = 5 kg, окачен на конец към тавана на високоскоростен асансьор, ако: а) асансьорът се издига равномерно; б) асансьорът се спуска равномерно; в) асансьорът, който се изкачва със скорост v = 2 m / s, започва да се забавя с ускорение a = 2 m / s 2; г) асансьорът, спускащ се със скорост v = 2 m / s, започна да се забавя с ускорение от a = 2 m / s 2; д) асансьорът започна да се движи нагоре с ускорение от a = 2 m / s 2; е) асансьорът започна да се движи надолу с ускорение a = 2 m / s 2.

Начините определяне на реакциите на подкрепаизучава се в курса по теоретична механика. Нека се спрем само на практически въпроси от методологията за изчисляване на опорните реакции, по-специално за шарнирно подпряна греда с конзола (фиг. 7.4).

Необходимо е да се намерят реакциите:, и. Избираме посоките на реакциите произволно. Нека насочим както вертикалните реакции нагоре, така и хоризонталната реакция наляво.

Намиране и проверка на опорните реакции в шарнирния лагер

За да изчислим стойностите на реакциите на опорите, съставяме уравненията на статиката:

Сумата от проекциите на всички сили (активни и реактивни) върху остаz е нула: .

Тъй като върху гредата действат само вертикални натоварвания (перпендикулярно на оста на гредата), от това уравнение намираме: хоризонталната реакция е неподвижна.

Сумата от моментите на всички сили спрямо опората A е равна на нула:.

За момента на сила: считаме, че моментът на сила е положителен, ако завърта лъча около точката обратно на часовниковата стрелка.

Необходимо е да се намери разпределеният резултат. Разпределеното линейно натоварване е равно на площта на разпределеното натоварване и се прилага в тази диаграма (в средата на дължината на секцията).

Сумата от моментите на всички сили спрямо опората B е равна на нула:.

В резултат на това знакът минус казва: предварителната посока на реакцията на подкрепа е избрана неправилно. Променяме посоката на тази опорна реакция към противоположната (виж фиг. 7.4) и забравяме за знака минус.

Проверка на реакциите на подкрепа

Сборът от проекциите на всички сили върху остагтрябва да е нула: .

Силите, чиято посока съвпада с положителната посока на оста y, се проектират върху нея със знак плюс.

Онлайн тестване

Какво трябва да знаете за силата

Силата е векторна величина. Трябва да знаете точката на приложение и посоката на всяка сила. Важно е да можете да определите кои сили действат върху тялото и в каква посока. Силата се означава като, измерена в нютони. За да се разграничат силите, те са обозначени по следния начин

По-долу са основните сили, действащи в природата. Невъзможно е да се измислят несъществуващи сили при решаване на проблеми!

В природата има много сили. Тук са разгледани силите, които се разглеждат в училищния курс по физика при изучаването на динамиката. Споменават се и други сили, които ще бъдат разгледани в други раздели.

Земно притегляне

Всяко тяло на планетата е засегнато от гравитацията на Земята. Силата, с която Земята привлича всяко тяло, се определя от формулата

Точката на приложение е в центъра на тежестта на тялото. Земно притегляне винаги сочи право надолу.

Сила на триене

Нека се запознаем със силата на триене. Тази сила възниква, когато телата се движат и две повърхности влизат в контакт. Силата възниква от факта, че повърхностите, гледани под микроскоп, не са толкова гладки, колкото изглеждат. Силата на триене се определя по формулата:

Силата се прилага в точката на контакт между двете повърхности. Насочен в посока, обратна на движението.

Поддържаща сила за реакция

Представете си много тежък предмет, лежащ на маса. Масата се огъва под тежестта на обекта. Но според третия закон на Нютон масата действа върху обект с абсолютно същата сила като обект върху маса. Силата е противоположна на силата, с която обектът се натиска към масата. Тоест нагоре. Тази сила се нарича опорна реакция. Името на силата "говори" подкрепата реагира... Тази сила винаги възниква, когато има удар върху опората. Естеството на възникването му на молекулярно ниво. Обектът сякаш деформира обичайното положение и връзките на молекулите (вътре в масата), те от своя страна са склонни да се върнат в първоначалното си състояние, „устояват“.

Абсолютно всяко тяло, дори много леко (например молив, лежащ на масата), деформира опората на микрониво. Следователно се получава опорна реакция.

Няма специална формула за намиране на тази сила. Означава се с буква, но тази сила е само отделен вид еластична сила, следователно може да бъде обозначена като

Силата се прилага в точката на контакт на обекта с опората. Насочен перпендикулярно на опората.

Тъй като тялото е представено като материална точка, силата може да бъде изобразена от центъра

Еластична сила

Тази сила възниква в резултат на деформация (промяна в първоначалното състояние на материята). Например, когато разтягаме пружина, увеличаваме разстоянието между молекулите на пружинния материал. Когато свиваме пружината, я намаляваме. Когато се извиваме или преместваме. Във всички тези примери възниква сила, която предотвратява деформацията - еластичната сила.


Еластична сила е насочена обратно на деформацията.

При последователно свързване на пружини, например, твърдостта се изчислява по формулата

Твърдост на паралелната връзка

Твърдостта на пробата. Модул на Янг.

Модулът на Янг характеризира еластичните свойства на веществото. Това е постоянна стойност, която зависи само от материала, неговото физическо състояние. Характеризира способността на материала да устои на деформация на опън или натиск. Модулът на Янг е табличен.

Прочетете повече за свойствата на твърдите тела тук.

Теглото на тялото е силата, с която даден обект действа върху опора. Казвате, това е гравитация! Объркването е следното: наистина често теглото на тялото е равно на силата на гравитацията, но тези сили са напълно различни. Гравитацията е сила, която е резултат от взаимодействието със Земята. Теглото е резултат от взаимодействието с опората. Силата на тежестта се прилага в центъра на тежестта на обекта, докато тежестта е силата, която се прилага към опората (не към обекта)!

Няма формула за определяне на теглото. Тази сила се обозначава с буква.

Реакционната сила на опората или еластичната сила възниква в отговор на действието на обекта върху окачването или опората, следователно теглото на тялото винаги е числено същото като еластичната сила, но има обратна посока.

Реакционната сила на опората и тежестта са сили от едно и също естество, според 3-ия закон на Нютон са равни и противоположно насочени. Теглото е сила, която действа върху опората, а не върху тялото. Силата на гравитацията действа върху тялото.

Телесното тегло може да не е равно на гравитацията. Тя може да бъде или повече, или по-малко, или може да бъде такава, че теглото да е нула. Това състояние се нарича безтегловност... Безтегловността е състояние, когато обектът не взаимодейства с опора, например състояние на полет: има гравитация, а теглото е нула!

Възможно е да се определи посоката на ускорение, ако определим къде е насочена резултантната сила

Забележете, теглото е сила, измерена в нютони. Как правилно да отговорите на въпроса: "Колко тежите"? Отговаряме на 50 кг, назовавайки не теглото, а собствената си маса! В този пример нашето тегло е равно на гравитацията, което е приблизително 500N!

Претоварване- съотношението на теглото към гравитацията

Силата на Архимед

Силата възниква в резултат на взаимодействието на тяло с течност (газ), когато то е потопено в течност (или газ). Тази сила изтласква тялото от водата (газ). Следователно тя е насочена вертикално нагоре (бута). Определя се по формулата:

Ние пренебрегваме силата на Архимед във въздуха.

Ако силата на Архимед е равна на силата на гравитацията, тялото плава. Ако силата на Архимед е по-голяма, тогава тя се издига на повърхността на течността, ако е по-малка, тя потъва.

Електрически сили

Има сили от електрически произход. Възниква, когато има електрически заряд. Тези сили, като силата на Кулон, силата на Ампер, силата на Лоренц, са разгледани подробно в раздела Електричество.

Схематично обозначение на силите, действащи върху тяло

Тялото често се моделира с материална точка. Следователно в диаграмите различни точки на приложение се прехвърлят в една точка - в центъра, а тялото е изобразено схематично като кръг или правоъгълник.

За да се определят правилно силите, е необходимо да се изброят всички тела, с които взаимодейства изследваното тяло. Определете какво се случва в резултат на взаимодействието с всеки: триене, деформация, привличане или може би отблъскване. Определете вида на силата, посочете правилно посоката. Внимание! Броят на силите ще съвпада с броя на телата, с които се осъществява взаимодействието.

Основното нещо, което трябва да запомните

1) Сили и тяхната природа;
2) Направление на силите;
3) Умеете да идентифицирате действащите сили

Сили на триене *

Разграничаване на външно (сухо) и вътрешно (вискозно) триене. Външно триене възниква между докосващи се твърди повърхности, вътрешно - между слоеве течност или газ по време на тяхното относително движение. Има три вида външно триене: статично триене, триене на плъзгане и триене при търкаляне.

Триенето при търкаляне се определя по формулата

Силата на съпротивление възниква, когато тялото се движи в течност или газ. Величината на съпротивителната сила зависи от размера и формата на тялото, скоростта на неговото движение и свойствата на течността или газа. При ниски скорости на движение силата на съпротивление е пропорционална на скоростта на тялото

При високи скорости той е пропорционален на квадрата на скоростта

Връзка между гравитацията, закона за гравитацията и ускорението на гравитацията *

Помислете за взаимното привличане на обект и Земята. Между тях, според закона за гравитацията, има сила

Сега нека сравним закона за гравитацията и силата на гравитацията

Големината на ускорението, дължащо се на гравитацията, зависи от масата на Земята и нейния радиус! По този начин можете да изчислите с какво ускорение ще паднат обекти на Луната или на която и да е друга планета, като използвате масата и радиуса на тази планета.

Разстоянието от центъра на Земята до полюсите е по-малко, отколкото до екватора. Следователно ускорението на гравитацията на екватора е малко по-малко, отколкото на полюсите. В същото време трябва да се отбележи, че основната причина за зависимостта на ускорението на гравитацията от географската ширина на областта е фактът на въртенето на Земята около оста си.

С отдалечаване от повърхността на Земята силата на гравитацията и ускорението на гравитацията се променят обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до центъра на Земята.

Поддържаща сила за реакция. Теглото

Поставете камъка върху хоризонталния плот на Земята (фиг. 104). Тъй като ускорението на камък спрямо Земята е равно на куршум, то според втория закон на Нютон сумата от силите, действащи върху него, е равна на нула. Следователно ефектът на гравитацията m · g върху камъка трябва да бъде компенсиран от някои други сили. Ясно е, че под въздействието на камъка плотът се деформира. Следователно върху камъка от страната на масата действа еластична сила. Ако приемем, че камъкът взаимодейства само със Земята и плота на масата, тогава еластичната сила трябва да балансира силата на гравитацията: F ctrl = -m · g. Тази еластична сила се нарича поддържаща сила за реакцияи се обозначава с латинската буква N. Тъй като ускорението на гравитацията е насочено вертикално надолу, силата N е насочена вертикално нагоре - перпендикулярно на повърхността на плота на масата.

Тъй като плотът на масата действа върху камъка, според третия закон на Нютон, камъкът действа и върху плота със сила P = -N (фиг. 105). Тази сила се нарича тегло.

Теглото на тялото е силата, с която това тяло действа върху окачване или опора, докато е неподвижно спрямо окачването или опората.

Ясно е, че в разглеждания случай теглото на камъка е равно на силата на тежестта: P = m · g. Това ще важи за всяко тяло, положено върху окачване (подпора) спрямо Земята (фиг. 106). Очевидно в този случай точката на закрепване на окачването (или опората) е неподвижна спрямо Земята.

За тяло, опряно върху окачване (подпора), неподвижно спрямо Земята, теглото на тялото е равно на силата на гравитацията.

Теглото на тялото също ще бъде равно на силата на гравитацията, действаща върху тялото, ако тялото и окачването (подпората) се движат по равномерен праволинеен начин спрямо Земята.

Ако тялото и окачването (подпората) се движат спрямо Земята с ускорение, така че тялото да остане неподвижно спрямо окачването (подпората), тогава теглото на тялото няма да бъде равно на силата на гравитацията.

Нека да разгледаме един пример. Нека тяло с маса m лежи на пода на асансьор, чието ускорение a е насочено вертикално нагоре (фиг. 107). Ще приемем, че върху тялото действат само силата на тежестта m g и силата на реакция на пода N. (Теглото на тялото действа не върху тялото, а върху опората – пода на асансьора.) повдигане с ускорение a. В съответствие с втория закон на Нютон, произведението на масата и ускорението на тялото е равно на сбора от всички сили, действащи върху тялото. Следователно: m a = N - m g.

Следователно N = m a + m g = m (g + a). Това означава, че ако асансьорът има ускорение, насочено вертикално нагоре, тогава модулът на силата N на реакцията на пода ще бъде по-голям от модула на тежестта. Действително, силата на реакция на пода трябва не само да компенсира ефекта на гравитацията, но и да придаде ускорение на тялото в положителната посока на оста X.

Силата N е силата, с която подът на асансьора действа върху тялото. Според третия закон на Нютон тялото действа върху пода със сила P, чийто модул е ​​равен на модула N, но силата P е насочена в обратна посока. Тази сила е тежестта на тялото в движещ се асансьор. Модулът на тази сила е P = N = m · (g + a). Поради това, в асансьор, движещ се с ускорение, насочено нагоре спрямо Земята, модулът на телесното тегло е по-голям от модула на тежестта.

Това явление се нарича претоварване.

Например, да предположим, че ускорението a на асансьора е насочено вертикално нагоре и неговата стойност е равна на g, тоест a = g. В този случай модулът на теглото на тялото - силата, действаща върху пода на асансьора - ще бъде равен на P = m · (g + a) = m · (g + g) = 2m · g. Тоест, телесното тегло в този случай ще бъде два пъти по-голямо от това в асансьора, който е в покой спрямо Земята или се движи равномерно по права линия.

За тяло върху окачване (или опора), движещо се с ускорение спрямо Земята, насочено вертикално нагоре, теглото на тялото е по-голямо от силата на гравитацията.

Съотношението на теглото на тялото в асансьор, движещ се бързо спрямо Земята, към теглото на същото тяло в асансьор в покой или равномерно движещ се по права линия се нарича фактор на претоварванеили, по-накратко, претоварване.

Коефициент на претоварване (претоварване) - съотношението на телесното тегло по време на претоварване към силата на гравитацията, действаща върху тялото.

В случая, разгледан по-горе, претоварването е 2. Ясно е, че ако ускорението на асансьора е насочено нагоре и неговата стойност е равна на a = 2g, тогава коефициентът на претоварване ще бъде 3.

Сега нека си представим, че на пода на асансьор лежи тяло с маса m, чието ускорение спрямо Земята е насочено вертикално надолу (противоположно на оста X). Ако модулът на ускорение на асансьора a е по-малък от модула на гравитационното ускорение, тогава силата на реакция на пода на асансьора все още ще бъде насочена нагоре, в положителната посока на оста X, и нейният модул ще бъде равен на N = m · ( ж - а). Следователно модулът на теглото на тялото ще бъде равен на P = N = m · (g - a), т.е. ще бъде по-малък от модула на тежестта. По този начин тялото ще притисне пода на асансьора със сила, чийто модул е ​​по-малък от модула на тежестта.

Това чувство е познато на всеки, който се е возил на високоскоростен асансьор или е люлел голяма люлка. Докато се движите надолу от върха, усещате, че натиска ви върху опората намалява. Ако ускорението на опората е положително (повдигането и люлеенето започват да се издигат), вие сте притиснати повече към опората.

Ако ускорението на асансьора спрямо Земята е насочено надолу и е равно по големина на ускорението на гравитацията (асансьорът пада свободно), тогава силата на реакцията на пода ще стане равна на нула: N = m (g - a ) = m (g - g) = 0. V В този случай подът на асансьора ще престане да натиска върху тялото, лежащо върху него. Следователно, според третия закон на Нютон, тялото няма да натиска пода на асансьора, правейки свободно падане с асансьора. Телесното тегло ще бъде нула. Това състояние се нарича състояние на безтегловност.

Състоянието, в което телесното тегло е равно на нула, се нарича безтегловност.

И накрая, ако ускорението на асансьора, насочен към Земята, стане по-голямо от ускорението на гравитацията, тялото ще бъде притиснато към тавана на асансьора. В този случай телесното тегло ще промени посоката си. Състоянието на безтегловност ще изчезне. Това може лесно да се види, ако рязко дръпнете надолу буркана с предмета в него, като затворите горната част на буркана с длан, както е показано на фиг. 108.

Резултати

Теглото на тялото е силата, с която това тяло действа върху подемника или опората, докато е неподвижно спрямо окачването или опората.

Теглото на тяло в асансьор, движещ се с ускорение, насочено нагоре спрямо Земята, е в модул, по-голям от модула на тежестта. Това явление се нарича претоварване.

Коефициентът на претоварване (претоварване) е съотношението на телесното тегло по време на претоварване към силата на гравитацията, действаща върху това тяло.

Ако телесното тегло е нула, тогава това състояние се нарича безтегловност.

Въпроси

  1. Каква сила се нарича сила на опорна реакция? Какво се нарича телесно тегло?
  2. За какво се прилага телесното тегло?
  3. Дайте примери, когато телесното тегло: а) е равно на силата на тежестта; б) е равно на нула; в) повече гравитация; г) по-малко гравитация.
  4. Какво се нарича претоварване?
  5. Какво състояние се нарича безтегловност?
  6. Упражнения

  7. Седмокласникът Сергей стои на подовата везна в стаята. Стрелката на устройството беше насочена срещу 50-килограмовата дивизия. Определете модула на теглото на Сергей. Отговорете на другите три въпроса за тази сила.
  8. Намерете претоварването, което изпитва космонавт в ракета, издигаща се вертикално нагоре с ускорение a = Зg.
  9. С каква сила действа космонавт с маса m = 100 kg върху ракетата, посочена в упражнение 2? Как се нарича тази сила?
  10. Намерете теглото на космонавт с маса m = 100 kg в ракета, която: а) стои неподвижно върху пусковата установка; б) се издига с ускорение a = 4g, насочено вертикално нагоре.
  11. Определете модулите на силите, действащи върху тежест с маса m = 2 kg, която виси неподвижно върху лека нишка, прикрепена към тавана на стаята. Какви са модулите на еластичната сила, действаща от страната на нишката: а) върху тежестта; б) на тавана? Какво е теглото на kettlebell? Съвет: Използвайте законите на Нютон, за да отговорите на тези въпроси.
  12. Намерете теглото на товар с тегло m = 5 kg, окачен на конец към тавана на високоскоростен асансьор, ако: а) асансьорът се издига равномерно; б) асансьорът се спуска равномерно; в) асансьорът, който се изкачва със скорост v = 2 m / s, започва да се забавя с ускорение a = 2 m / s 2; г) асансьорът, спускащ се със скорост v = 2 m / s, започна да се забавя с ускорение от a = 2 m / s 2; д) асансьорът започна да се движи нагоре с ускорение от a = 2 m / s 2; е) асансьорът започна да се движи надолу с ускорение a = 2 m / s 2.

ЗАКОНИ НА НЮТОН ВИДОВЕ СИЛИ. Видове сили Сила на еластичност Сила на триене Сила на гравитацията Сила на Архимед Сила на опъване на нишката Сила на опорната реакция Тегло на тялото Световна сила. - презентация

Презентация на тема: »ЗАКОНИ НА НЮТОН ВИДОВЕ СИЛИ. Видове сили Еластична сила Сила на триене Сила на гравитацията Сила на Архимед Сила на опъване на нишката Сила на опорната реакция Тегло на тялото Световна сила. " - Препис:

1 ЗАКОНИ НА НЮТОН ВИДОВЕ СИЛИ

2 Видове сили Сила на еластичност Сила на триене Сила на притегляне Сила на Архимед Сила на опъване на нишката Сила на опорна реакция Тегло на тялото Универсална гравитация

3 закона на Нютон. 1 Закон Закон 2 Закон Закон 3 Закон

4 1 Законът на Нютон. Има референтни системи, наречени инерционни, спрямо които свободните тела се движат равномерно и праволинейно. Законите

5 2 Законът на Нютон. Произведението на масата на тялото от неговото ускорение е равно на сбора от силите, действащи върху тялото. Законите

6 3 Законът на Нютон. Силите, с които телата действат едно върху друго, са равни по модули и насочени по една права линия в противоположни посоки Закони

7 SSSS iiiii llll aaaa v v v v ssss eeee mmmm iiiii rrrr nnnn oooo yyyy oooo tttt yayayaya yyyy oooo tttt eeee nnnn niiii yayaya. G е гравитационната константа. m - телесна маса r - разстояние между центровете на телата.

8 SSSS IIIII lllll аааа V V V V обозначението Ийе MMMM IIII RRRR NNNN Oooo гггг Oooo т т т yayaya гггг Oooo ТТТТ Ийе NNN NNN niiii yayaya - - - - PPPP RRRR RRRR yiii tteejt teee ууу гг г г г г RRRR гггг гггг к к к к г г г RRRR гггг гггг. NNNN aaaa ppppp rrrr aaaa vvv llll eeeee nnnn aaaa n n n p oooo n p p rrrr yayayaya mmmm oooo yyyy. ssss oooo eeee dddd iiiii nnn yayayaya yuyuyu yyyy ts ts ts eee nnnn tttt rrrr yyyy t t t eeee llll.

9 СССС iiiiiilll aaaa n n n n aaaa tttt yayayay zhzhzh eee nnnn niiii yayayaya n n n n n niiii ttttt iiiiii Т-действието на окачването върху тялото е насочено по протежение на конеца

10 N NN Сила на реакция на опората - (N) - действието на опората върху тялото, насочена перпендикулярно на опората. Поддържаща сила за реакция

11 Сила на триене Сила на триене Това е действието на повърхност върху движещо се или опитващо се да премести тяло, насочено срещу движението или възможно движение. Ако тялото не се движи, тогава силата на триене е равна на приложената сила. Ако тялото се движи или тепърва започва да се движи, тогава силата на триене се намира по формулата: - коефициент на триене N - сила на реакция на опорната сила на триене

12 Еластична сила Еластична сила Силата на еластичност е действието на еластично деформирано тяло. Насочена срещу деформация.

13 Действие на тяло върху опора или окачване ТЕГЛО | P | = | N | | P | = | T |

14 Силата на Архимед Силата на Архимед е силата, с която течността действа върху тялото, потопено в нея. СИЛАТА НА АРХИМЕД

15 СИЛА НА ТЕЖЕНЕТО Силата на гравитацията е силата, с която земята действа върху тялото, насочено към центъра на земята.

Закон за подкрепа на силата за реакция

Ориз. 7. Сили на напрежение

Ако реакцията на подкрепа стане нула, тялото се казва, че е в състояние безтегловност... В състояние на безтегловност тялото се движи само под въздействието на гравитацията.

1.2.3. Инерция и инерция. Инерционни референтни системи.

Първият закон на Нютон

Опитът показва, че всяко тяло се съпротивлява на опитите да промени състоянието си, независимо дали се движи или е в покой. Това свойство на телата се нарича инерция. Концепцията за инерция не трябва да се бърка с инерцията на телата. Инерциятела се проявява във факта, че при липса на външни влияния телата са в състояние на покой или праволинейно и равномерно движение, докато всяко външно въздействие не промени това състояние. Инерцията, за разлика от инерцията, няма количествени характеристики.

Проблемите на динамиката се решават с помощта на три основни закона, наречени закони на Нютон. Законите на Нютон са изпълнени в инерционни референтни системи. Инерционни референтни системи (ISO)- това са референтни системи, в които телата, неподвластни на влиянието на други тела, се движат без ускорение, тоест праволинейно и равномерно, или в покой.

Първият закон на Нютон (закон за инерцията):има такива референтни системи (т.нар. инерционни системи), за които всяка материална точка при отсъствие на външни влияния се движи равномерно и праволинейно или е в покой. Според Принципът на относителността на Галилейвсички механични явления в различни инерционни референтни системи протичат по същия начин и никакви механични експерименти не могат да определят дали дадена референтна система е в покой или се движи право и равномерно.

1.2.4. Вторият закон на Нютон. Телесен импулс и импулс на сила.

Закон за запазване на импулса. Третият закон на Нютон

Вторият закон на Нютон:ускорението, придобито от материална точка под действието на една или повече сили, е право пропорционално на действащата сила (или резултат от всички сили), обратно пропорционално на масата на материалната точка и съвпада по посока с посоката на действащата сила (или резултат):

. (8)

Вторият закон на Нютон има друго обозначение. Нека въведем понятието импулс на тялото.

Телесен импулс(или просто импулсът) е мярка за механично движение, определена от произведението на телесната маса
с неговата скорост т.е.
... Нека напишем втория закон на Нютон - основното уравнение на динамиката на транслационното движение:

Заменете сумата от силите с нейния резултат
и записът на втория закон на Нютон приема следната форма:

, (9)

а самият втори закон на Нютон може да се формулира по следния начин: скоростта на промяна на импулса определя силата, действаща върху тялото.

Нека трансформираме последната формула:
... Величината
получи името импулс на сила.Импулс на сила
определя се от промяна в импулса на тялото
.

Механична система от тела, върху която не действат външни сили, се нарича затворен(или изолирани).

Закон за запазване на импулса: импулсът на затворена система от тела е постоянна стойност.

третият закон на Нютон:силите, възникващи от взаимодействието на телата, са равни по големина, противоположни по посока и приложени към различни тела (фиг. 8):

. (10)

Ориз. 8. Трети закон на Нютон

От третия закон на Нютон следва, че когато телата взаимодействат, силите възникват по двойки.В допълнение към законите на Нютон е необходимо да се включат в пълната система от закони на динамиката принцип на независимост на действието на силите:действието на която и да е сила не зависи от наличието или отсъствието на други сили; съвместното действие на няколко сили е равно на сбора от независимите действия на отделните сили.

Поддържа нормална сила на реакция

Силата, действаща върху тялото от страната на опората (или окачването), се нарича сила на реакция на опората. Когато телата се докоснат, силата на реакция на опората е насочена перпендикулярно на контактната повърхност. Ако тялото лежи върху хоризонтална неподвижна маса, силата на реакция на опората е насочена вертикално нагоре и балансира силата на гравитацията:

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво представлява "Силата на нормалната реакция на подкрепа" в други речници:

Сила на триене при плъзгане- Силата на триене на плъзгане е силата, която възниква между контактуващите тела по време на тяхното относително движение. Ако между телата няма течен или газообразен слой (смазка), тогава такова триене се нарича сухо. Иначе триене ... ... Уикипедия

Сила (физическо количество)- Заявката "сила" се пренасочва тук; вижте и други значения. Силово измерение LMT − 2 SI единици ... Wikipedia

Сила- Заявката "сила" се пренасочва тук; вижте и други значения. Измерение на силата LMT − 2 SI единици нютон ... Wikipedia

Законът на Амонтон- Законът на Amonton Coulomb е емпиричен закон, който установява връзка между силата на повърхностно триене, произтичаща от относителното плъзгане на тяло, със силата на нормалната реакция, действаща върху тялото от повърхността. Сила на триене, ... ... Уикипедия

Закон на триенето- Силите на триене при плъзгане са силите, възникващи между допиращите се тела по време на тяхното относително движение. Ако между телата няма течен или газообразен слой (смазка), тогава такова триене се нарича сухо. Иначе триене ... ... Уикипедия

Триене на почивка- Триене в покой, триенето на сцепление е силата, която възниква между две контактуващи тела и предотвратява възникването на относително движение. Тази сила трябва да бъде преодоляна, за да приведе в движение две контактуващи тела... ... Уикипедия

Човек върви- Заявката „Ходене изправено” се препраща тук. Необходима е отделна статия по тази тема. Човешкото ходене е най-естественото човешко движение. Автоматизиран двигателен акт, извършен в резултат на сложни координирани дейности ... ... Wikipedia

Изправено ходене- Цикъл на ходене: опора на единия крак, период на опора с две опори на другия крак. Човешкото ходене е най-естественото човешко движение. Автоматизиран двигателен акт, осъществяван в резултат на сложна координирана дейност на скелетната ... Wikipedia

Закон на Амонтон-Кулон- силата на триене при плъзгане на тялото към повърхността не зависи от площта на контакт на тялото с повърхността, а зависи от силата на нормалната реакция на това тяло и от състоянието на околната среда. Силата на плъзгане на триене възниква от плъзгането на дадена ... ... Уикипедия

закон на Кулон (механика)- Законът на Амонтон Кулон, силата на триене при плъзгане на тялото по повърхността не зависи от площта на контакт между тялото и повърхността, а зависи от силата на нормалната реакция на това тяло и от състоянието на тялото заобикаляща среда. Силата на триене на плъзгане възниква, когато ... ... Wikipedia

Трябва да знаете точката на приложение и посоката на всяка сила. Важно е да можете да определите кои сили действат върху тялото и в каква посока. Силата се означава като, измерена в нютони. За да се разграничат силите, те са обозначени по следния начин

По-долу са основните сили, действащи в природата. Невъзможно е да се измислят несъществуващи сили при решаване на проблеми!

В природата има много сили. Тук са разгледани силите, които се разглеждат в училищния курс по физика при изучаването на динамиката. Споменават се и други сили, които ще бъдат разгледани в други раздели.

Земно притегляне

Всяко тяло на планетата е засегнато от гравитацията на Земята. Силата, с която Земята привлича всяко тяло, се определя от формулата

Точката на приложение е в центъра на тежестта на тялото. Земно притегляне винаги сочи право надолу.


Сила на триене

Нека се запознаем със силата на триене. Тази сила възниква, когато телата се движат и две повърхности влизат в контакт. Силата възниква от факта, че повърхностите, гледани под микроскоп, не са толкова гладки, колкото изглеждат. Силата на триене се определя по формулата:

Силата се прилага в точката на контакт между двете повърхности. Насочен в посока, обратна на движението.

Поддържаща сила за реакция

Представете си много тежък предмет, лежащ на маса. Масата се огъва под тежестта на обекта. Но според третия закон на Нютон масата действа върху обект с абсолютно същата сила като обект върху маса. Силата е противоположна на силата, с която обектът се натиска към масата. Тоест нагоре. Тази сила се нарича опорна реакция. Името на силата "говори" подкрепата реагира... Тази сила винаги възниква, когато има удар върху опората. Естеството на възникването му на молекулярно ниво. Обектът сякаш деформира обичайното положение и връзките на молекулите (вътре в масата), те от своя страна са склонни да се върнат в първоначалното си състояние, "устояват".

Абсолютно всяко тяло, дори много леко (например молив, лежащ на масата), деформира опората на микрониво. Следователно се получава опорна реакция.

Няма специална формула за намиране на тази сила. Означава се с буква, но тази сила е само отделен вид еластична сила, следователно може да бъде обозначена като

Силата се прилага в точката на контакт на обекта с опората. Насочен перпендикулярно на опората.


Тъй като тялото е представено като материална точка, силата може да бъде изобразена от центъра

Еластична сила

Тази сила възниква в резултат на деформация (промяна в първоначалното състояние на материята). Например, когато разтягаме пружина, увеличаваме разстоянието между молекулите на пружинния материал. Когато свиваме пружината, я намаляваме. Когато се извиваме или преместваме. Във всички тези примери възниква сила, която предотвратява деформацията - еластичната сила.

Законът на Хук


Еластична сила е насочена обратно на деформацията.

Тъй като тялото е представено като материална точка, силата може да бъде изобразена от центъра

При последователно свързване на пружини, например, твърдостта се изчислява по формулата

Твърдост на паралелната връзка

Твърдостта на пробата. Модул на Янг.

Модулът на Янг характеризира еластичните свойства на веществото. Това е постоянна стойност, която зависи само от материала, неговото физическо състояние. Характеризира способността на материала да устои на деформация на опън или натиск. Модулът на Янг е табличен.

Научете повече за свойствата на твърдите тела.

Телесно тегло

Теглото на тялото е силата, с която даден обект действа върху опора. Казвате, това е гравитация! Объркването е следното: наистина често теглото на тялото е равно на силата на гравитацията, но тези сили са напълно различни. Гравитацията е сила, която е резултат от взаимодействието със Земята. Теглото е резултат от взаимодействието с опората. Силата на тежестта се прилага в центъра на тежестта на обекта, докато тежестта е силата, която се прилага към опората (не към обекта)!

Няма формула за определяне на теглото. Тази сила се обозначава с буква.

Реакционната сила на опората или еластичната сила възниква в отговор на действието на обекта върху окачването или опората, следователно теглото на тялото винаги е числено същото като еластичната сила, но има обратна посока.



Реакционната сила на опората и тежестта са сили от едно и също естество, според 3-ия закон на Нютон са равни и противоположно насочени. Теглото е сила, която действа върху опората, а не върху тялото. Силата на гравитацията действа върху тялото.

Телесното тегло може да не е равно на гравитацията. Тя може да бъде или повече, или по-малко, или може да бъде такава, че теглото да е нула. Това състояние се нарича безтегловност... Безтегловността е състояние, когато обектът не взаимодейства с опора, например състояние на полет: има гравитация, а теглото е нула!



Възможно е да се определи посоката на ускорение, ако определим къде е насочена резултантната сила

Забележете, теглото е сила, измерена в нютони. Как правилно да отговорите на въпроса: "Колко тежите"? Отговаряме на 50 кг, назовавайки не теглото, а собствената си маса! В този пример нашето тегло е равно на гравитацията, което е приблизително 500N!

Претоварване- съотношението на теглото към гравитацията

Силата на Архимед

Силата възниква в резултат на взаимодействието на тяло с течност (газ), когато то е потопено в течност (или газ). Тази сила изтласква тялото от водата (газ). Следователно тя е насочена вертикално нагоре (бута). Определя се по формулата:

Ние пренебрегваме силата на Архимед във въздуха.

Ако силата на Архимед е равна на силата на гравитацията, тялото плава. Ако силата на Архимед е по-голяма, тогава тя се издига на повърхността на течността, ако е по-малка, тя потъва.



Електрически сили

Има сили от електрически произход. Възниква, когато има електрически заряд. Тези сили, като силата на Кулон, силата на Ампер, силата на Лоренц, са разгледани подробно в раздела Електричество.

Схематично обозначение на силите, действащи върху тяло

Тялото често се моделира с материална точка. Следователно в диаграмите различни точки на приложение се прехвърлят в една точка - в центъра, а тялото е изобразено схематично като кръг или правоъгълник.

За да се определят правилно силите, е необходимо да се изброят всички тела, с които взаимодейства изследваното тяло. Определете какво се случва в резултат на взаимодействието с всеки: триене, деформация, привличане или може би отблъскване. Определете вида на силата, посочете правилно посоката. Внимание! Броят на силите ще съвпада с броя на телата, с които се осъществява взаимодействието.

Основното нещо, което трябва да запомните

1) Сили и тяхната природа;
2) Направление на силите;
3) Умеете да идентифицирате действащите сили

Разграничаване на външно (сухо) и вътрешно (вискозно) триене. Външно триене възниква между докосващи се твърди повърхности, вътрешно - между слоеве течност или газ по време на тяхното относително движение. Има три вида външно триене: статично триене, триене на плъзгане и триене при търкаляне.

Триенето при търкаляне се определя по формулата

Силата на съпротивление възниква, когато тялото се движи в течност или газ. Величината на съпротивителната сила зависи от размера и формата на тялото, скоростта на неговото движение и свойствата на течността или газа. При ниски скорости на движение силата на съпротивление е пропорционална на скоростта на тялото

При високи скорости той е пропорционален на квадрата на скоростта

Помислете за взаимното привличане на обект и Земята. Между тях, според закона за гравитацията, има сила

Сега нека сравним закона за гравитацията и силата на гравитацията

Големината на ускорението, дължащо се на гравитацията, зависи от масата на Земята и нейния радиус! По този начин можете да изчислите с какво ускорение ще паднат обекти на Луната или на която и да е друга планета, като използвате масата и радиуса на тази планета.

Разстоянието от центъра на Земята до полюсите е по-малко, отколкото до екватора. Следователно ускорението на гравитацията на екватора е малко по-малко, отколкото на полюсите. В същото време трябва да се отбележи, че основната причина за зависимостта на ускорението на гравитацията от географската ширина на областта е фактът на въртенето на Земята около оста си.

С отдалечаване от повърхността на Земята силата на гравитацията и ускорението на гравитацията се променят обратно пропорционално на квадрата на разстоянието до центъра на Земята.