Ce este puterea, cum poate fi caracterizată. Prin ce se caracterizează puterea? Cum am adus lapte praf în noaptea de Revelion

Acțiunea corpurilor unul asupra celuilalt este descrisă cu ajutorul forțelor. Forța este măsura acțiunii unui corp asupra altuia.

De exemplu, lovind o minge, îi aplicați forță (Figura 14.1). În același timp, simți că mingea îți „împinge” piciorul cu o oarecare forță.

Orez. 14.1. Când lovește mingea, jucătorul a aplicat forță asupra mingii. Ca urmare, viteza mingii s-a schimbat.

Care sunt caracteristicile forțelor? Puteți lovi mingea mai tare sau mai slab - ceea ce înseamnă că puterea este caracterizată de o valoare numerică. În plus, poți lovi în diferite direcții - ceea ce înseamnă că forța are și o anumită direcție.

Mărimile care sunt caracterizate printr-o valoare numerică și o direcție se numesc mărimi vectoriale. Astfel, forța este o mărime vectorială.

Valoarea numerică a unei mărimi vectoriale se numește modulul acestei mărimi. De exemplu, valoarea numerică a forței se numește modul de forță.

Forțele sunt indicate în desene prin săgeți (segmente direcționate). Începutul săgeții coincide cu punctul de aplicare al forței, direcția săgeții arată direcția forței, iar lungimea săgeții este proporțională cu modulul forței. De exemplu, în Fig. 14.2 ilustrează forța care acționează asupra mingii din partea laterală a piciorului.

Orez. 14.2. Desemnarea forței în figură

Unitatea de putere.În SI, forța este luată ca unitate de forță, sub acțiunea căreia un corp în repaus cu o masă de 1 kg capătă o viteză de 1 m/s în 1 s.

În onoarea savantului englez Isaac Newton, această unitate de forță a fost numită Newton (N).

Vă rugăm să rețineți: numele unităților de cantități fizice numite după oameni de știință sunt scrise cu o literă mică, iar denumirile acestor unități - cu o literă mare.

Orez. 14.3. Mărul apasă pe palmă cu o forță de aproximativ 1 N

Forța 1 N este mare? Pentru a simți această putere, puneți un măr mic (cu o greutate de aproximativ 100 g) pe palmă (Fig. 14.3). Oricare dintre voi poate aplica zeci și chiar sute de Newtoni. Când stai pe podea, apeși pe el cu o forță de câteva sute de Newtoni.

Dacă corpul accelerează, atunci ceva acționează asupra lui. Cum să găsești acest „ceva”? De exemplu, care sunt forțele care acționează asupra unui corp aproape de suprafața pământului? Aceasta este forța gravitației îndreptată vertical în jos, proporțională cu masa corpului și pentru înălțimi mult mai mici decât raza pământului $ (\ mare R) $, aproape independent de înălțime; este egal

$ (\ mare F = \ dfrac (G \ cdot m \ cdot M) (R ^ 2) = m \ cdot g) $

$ (\ mare g = \ dfrac (G \ cdot M) (R ^ 2)) $

așa-zisul accelerarea gravitației... În direcția orizontală, corpul se va mișca cu o viteză constantă, dar mișcarea în direcția verticală conform celei de-a doua legi a lui Newton:

$ (\ m mare \ cdot g = m \ cdot \ stânga (\ dfrac (d ^ 2 \ cdot x) (d \ cdot t ^ 2) \ dreapta)) $

după reducerea $ (\ mare m) $, obținem că accelerația în direcția lui $ (\ mare x) $ este constantă și egală cu $ (\ mare g) $. Aceasta este mișcarea binecunoscută a unui corp în cădere liberă, care este descrisă de ecuații

$ (\ large v_x = v_0 + g \ cdot t) $

$ (\ large x = x_0 + x_0 \ cdot t + \ dfrac (1) (2) \ cdot g \ cdot t ^ 2) $

Cum se măsoară puterea?

În toate manualele și cărțile inteligente, se obișnuiește să se exprime forța în Newtoni, dar cu excepția modelelor cu care operează fizicienii, Newtonii nu sunt folosiți nicăieri. Acest lucru este extrem de incomod.

Newton newton (N) - unitate derivată a forței în Sistemul internațional unități (SI).
Pe baza celei de-a doua legi a lui Newton, unitatea newton este definită ca o forță care modifică într-o secundă viteza unui corp care cântărește un kilogram cu 1 metru pe secundă în direcția forței.

Astfel, 1 N = 1 kg · m / s².

Un kilogram-forță (kgf sau kg) este o unitate de forță metrică gravitațională egală cu forța care acționează asupra unui corp care cântărește un kilogram în câmpul gravitațional al Pământului. Prin urmare, prin definiție, kilogramul-forță este de 9,80665 N. Kilogramul-forța este convenabil prin faptul că valoarea sa este egală cu greutatea unui corp care cântărește 1 kg.
1 kgf = 9,80665 Newtoni (aproximativ ≈ 10 N)
1 N ≈ 0,10197162 kgf ≈ 0,1 kgf

1 N = 1 kg x 1m / s2.

Legea gravitației

Fiecare obiect din Univers este atras de orice alt obiect cu o forță proporțională cu masele lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.

$ (\ mare F = G \ cdot \ dfrac (m \ cdot M) (R ^ 2)) $

Se poate adăuga că orice corp reacționează la o forță aplicată acestuia prin accelerare în direcția acestei forțe, care este invers proporțională cu masa corporală ca mărime.

$ (\ mare G) $ - constantă gravitațională

$ (\ mare M) $ - masa terenului

$ (\ mare R) $ - raza pământului

$ (\ mare G = 6,67 \ cdot (10 ^ (- 11)) \ stânga (\ dfrac (m ^ 3) (kg \ cdot (sec) ^ 2) \ dreapta)) $

$ (\ mare M = 5,97 \ cdot (10 ^ (24)) \ stânga (kg \ dreapta)) $

$ (\ mare R = 6,37 \ cdot (10 ^ (6)) \ stânga (m \ dreapta)) $

În cadrul mecanicii clasice, interacțiunea gravitațională este descrisă de legea gravitației universale a lui Newton, conform căreia forța de atracție gravitațională dintre două corpuri de masă $ (\ large m_1) $ și $ (\ large m_2) $, separate prin distanta $ (\ mare R) $ este

$ (\ mare F = -G \ cdot \ dfrac (m_1 \ cdot m_2) (R ^ 2)) $

Aici $ (\ mare G) $ este o constantă gravitațională egală cu $ (\ mare 6,673 \ cdot (10 ^ (- 11)) m ^ 3 / \ stânga (kg \ cdot (sec) ^ 2 \ dreapta)) $. Semnul minus înseamnă că forța care acționează asupra corpului de testare este întotdeauna direcționată de-a lungul vectorului rază de la corpul de testare la sursa câmpului gravitațional, de exemplu. interacțiunea gravitațională duce întotdeauna la atracția corpurilor.
Câmpul gravitațional este potențial. Aceasta înseamnă că energia potențială a atracției gravitaționale a unei perechi de corpuri poate fi introdusă, iar această energie nu se va schimba după ce corpurile se mișcă de-a lungul unei bucle închise. Potențialul câmpului gravitațional implică legea de conservare a sumei energiei cinetice și potențiale, care, atunci când se studiază mișcarea corpurilor într-un câmp gravitațional, de multe ori simplifică foarte mult soluția.
În cadrul mecanicii newtoniene, interacțiunea gravitațională are o rază lungă de acțiune. Aceasta înseamnă că indiferent de modul în care se mișcă un corp masiv, în orice punct al spațiului potențialul și forța gravitațională depind doar de poziția corpului la un moment dat în timp.

Mai greu - Mai ușor

Greutatea corpului $ (\ mare P) $ se exprimă ca produs al masei sale $ (\ mare m) $ prin accelerația gravitației $ (\ mare g) $.

$ (\ mare P = m \ cdot g) $

Când pe sol corpul devine mai ușor (presiune mai slabă pe cântare), aceasta vine dintr-o scădere mase. Pe Lună, totul nu este așa, scăderea greutății este cauzată de o modificare a unui alt factor - $ (\ g mare) $, deoarece accelerația gravitației pe suprafața Lunii este de șase ori mai mică decât pe pământ.

masa terenului = $ (\ mare 5,9736 \ cdot (10 ^ (24)) \ kg) $

masa Lunii = $ (\ mare 7,3477 \ cdot (10 ^ (22)) \ kg) $

accelerația gravitației pe Pământ = $ (\ mare 9,81 \ m / c ^ 2) $

accelerația gravitației pe Lună = $ (\ mare 1,62 \ m / c ^ 2) $

Ca urmare, produsul $ (\ large m \ cdot g) $ și, prin urmare, greutatea, este redus de 6 ori.

Dar este imposibil să desemnăm ambele fenomene cu aceeași expresie „să fie mai ușor”. Pe Lună, corpurile nu devin mai ușoare, ci doar cad mai puțin rapid „mai puțin cad”))).

Mărimi vectoriale și scalare

O mărime vectorială (de exemplu, o forță aplicată unui corp), pe lângă o valoare (modul), este caracterizată și printr-o direcție. O mărime scalară (de exemplu, lungime) este caracterizată doar de o valoare. Toate legile clasice ale mecanicii sunt formulate pentru mărimile vectoriale.

Poza 1.

În fig. 1 prezintă diferite opțiuni pentru locația vectorului $ (\ mare \ săgeată verticală (F)) $ și proiecția acestuia $ (\ mare F_x) $ și $ (\ mare F_y) $ pe axa $ (\ mare X) $ și $ (\ mare Y ) $ respectiv:

A. cantitățile $ (\ mare F_x) $ și $ (\ mare F_y) $ sunt nenule și pozitive
B. valorile $ (\ mare F_x) $ și $ (\ mare F_y) $ sunt diferite de zero, în timp ce $ (\ mare F_y) $ este o valoare pozitivă, iar $ (\ mare F_x) $ este negativă, deoarece vectorul $ (\ mare \ overrightarrow (F)) $ este îndreptat în direcția opusă direcției axei $ (\ mare X) $
C.$ (\ mare F_y) $ este o valoare pozitivă diferită de zero, $ (\ mare F_x) $ este egal cu zero, deoarece vectorul $ (\ mare \ overrightarrow (F)) $ este îndreptat perpendicular pe axa $ (\ mare \ X) $

Moment de putere

Un moment de putere se numește produsul vectorial al vectorului rază tras de pe axa de rotație până la punctul de aplicare a forței de către vectorul acestei forțe. Acestea. conform definiției clasice, momentul forței este o mărime vectorială. În cadrul problemei noastre, această definiție poate fi simplificată la următoarea: momentul forței $ (\ large \ overrightarrow (F)) $, aplicat punctului cu coordonata $ (\ large x_F) $, relativ la axa situată în punctul $ (\ mare x_0 ) $ este o valoare scalară egală cu produsul modulului forței $ (\ mare \ overrightarrow (F)) $ cu umărul forței - $ (\ mare \ stânga | x_F - x_0 \ dreapta |) $. Și semnul acestei mărimi scalare depinde de direcția forței: dacă rotește obiectul în sensul acelor de ceasornic, atunci semnul este plus, dacă împotriva, atunci minus.

Este important să înțelegem că putem alege axa într-un mod arbitrar - dacă corpul nu se rotește, atunci suma momentelor forțelor față de orice axă este egală cu zero. A doua notă importantă este că, dacă se aplică o forță în punctul prin care trece axa, atunci momentul acestei forțe în raport cu această axă este zero (deoarece umărul forței va fi egal cu zero).

Să ilustrăm cele de mai sus cu un exemplu, în Fig. 2. Să presupunem că sistemul prezentat în fig. 2 este în echilibru. Luați în considerare suportul pe care stau încărcăturile. Este afectat de 3 forțe: $ (\ mare \ overrightarrow (N_1), \ \ overrightarrow (N_2), \ \ overrightarrow (N),) $ puncte de aplicare a acestor forțe A, Vși CU respectiv. Figura conține și forțele $ (\ large \ overrightarrow (N_ (1) ^ (gr)), \ \ overrightarrow (N_2 ^ (gr))) $. Aceste forțe sunt aplicate greutăților și conform legii a 3-a a lui Newton

$ (\ mare \ overrightarrow (N_ (1)) = - \ overrightarrow (N_ (1) ^ (gr))) $

$ (\ mare \ overrightarrow (N_ (2)) = - \ overrightarrow (N_ (2) ^ (gr))) $

Acum luați în considerare condiția de egalitate a momentelor forțelor care acționează asupra suportului, în raport cu axa care trece prin punct A(și, după cum am convenit mai devreme, perpendicular pe planul figurii):

$ (\ mare N \ cdot l_1 - N_2 \ cdot \ stânga (l_1 + l_2 \ dreapta) = 0) $

Rețineți că ecuația nu include momentul forței $ (\ mare \ overrightarrow (N_1)) $, deoarece umărul acestei forțe în raport cu axa în cauză este $ (\ mare 0) $. Dacă, dintr-un motiv oarecare, dorim să alegem o axă care trece prin punct CU, atunci condiția de egalitate a momentelor de forțe va arăta astfel:

$ (\ mare N_1 \ cdot l_1 - N_2 \ cdot l_2 = 0) $

Se poate arăta că din punct de vedere matematic ultimele două ecuații sunt echivalente.

Centrul de greutate

Centrul de greutate al unui sistem mecanic se numește punct relativ la care momentul total al forțelor gravitaționale care acționează asupra sistemului este zero.

Centrul de masă

Punctul centrului de masă este remarcabil prin faptul că, dacă asupra particulelor care formează corpul acționează o mulțime de forțe (nu contează dacă este solid sau lichid, un grup de stele sau altceva) (adică doar forțe externe, întrucât toate forțele interne se compensează reciproc), atunci forța rezultată duce la o astfel de accelerare a acestui punct, de parcă ar conține întreaga masă a corpului $ (\ m mare) $.

Poziția centrului de masă este determinată de ecuația:

$ (\ mare R_ (c.m.) = \ frac (\ sum m_i \, r_i) (\ sum m_i)) $

Aceasta este o ecuație vectorială, adică de fapt trei ecuații - una pentru fiecare dintre cele trei direcții. Dar luați în considerare numai direcția $ (\ mare x) $. Ce înseamnă următoarea egalitate?

$ (\ mare X_ (c.m.) = \ frac (\ sum m_i \, x_i) (\ sum m_i)) $

Să presupunem că corpul este împărțit în bucăți mici cu aceeași masă $ (\ m mare) $ și masa totală a corpului va fi egală cu numărul de astfel de piese $ (\ N mare) $ înmulțit cu masa unei piese , de exemplu, 1 gram. Atunci această ecuație înseamnă că trebuie să luați coordonatele $ (\ mare x) $ ale tuturor pieselor, să le adăugați și să împărțiți rezultatul la numărul de piese. Cu alte cuvinte, dacă masele pieselor sunt egale, atunci $ (\ mare X_ (c.m.)) $ Va fi doar media aritmetică a coordonatelor $ (\ mare x) $ ale tuturor pieselor.

Masa si densitatea

Masa este o mărime fizică fundamentală. Masa caracterizează mai multe proprietăți ale corpului în același timp și ea însăși are o serie de proprietăți importante.

Masa servește ca măsură a substanței conținute în organism.
Masa este o măsură a inerției corpului. Inerția este proprietatea unui corp de a-și menține viteza neschimbată (într-un cadru de referință inerțial) atunci când influențele externe sunt absente sau se compensează reciproc. În prezența influențelor externe, inerția corpului se manifestă prin faptul că viteza acestuia nu se schimbă instantaneu, ci treptat, iar cu cât este mai lent, cu atât este mai mare inerția (adică masa) a corpului. De exemplu, dacă o minge de biliard și un autobuz se mișcă cu aceeași viteză și frânează cu aceeași forță, atunci este nevoie de mult mai puțin timp pentru a opri mingea decât pentru a opri autobuzul.
Masele corpurilor sunt cauza atracției lor gravitaționale unele față de altele (vezi secțiunea „Forța gravitației”).
Masa unui corp este egală cu suma maselor părților sale. Aceasta este așa-numita aditivitate de masă. Aditivitatea face posibilă utilizarea unui standard de 1 kg pentru măsurarea masei.
Masa unui sistem izolat de corpuri nu se modifică în timp (legea conservării masei).
Greutatea corporală nu depinde de viteza de mișcare a acestuia. Masa nu se schimbă atunci când treceți de la un cadru de referință la altul.
Densitate un corp omogen este raportul dintre greutatea corporală și volumul său:

$ (\ mare p = \ dfrac (m) (V)) $

Densitatea nu depinde de proprietățile geometrice ale corpului (forma, volumul) și este o caracteristică a substanței corpului. Densitățile diferitelor substanțe sunt prezentate în tabelele de căutare. Este recomandabil să rețineți densitatea apei: 1000 kg / m3.

A doua și a treia lege a lui Newton

Interacțiunea corpurilor poate fi descrisă folosind conceptul de forță. Forța este o mărime vectorială care este o măsură a impactului unui corp asupra altuia.
Ca vector, forța se caracterizează prin modul (valoare absolută) și direcția în spațiu. În plus, punctul de aplicare al forței este important: la fel ca mărime și direcție, forța aplicată în diferite puncte ale corpului poate avea un efect diferit. Deci, dacă apuci janta unei roți de bicicletă și trageți tangențial la jantă, roata va începe să se rotească. Dacă trageți de-a lungul razei, nu va exista nicio rotație.

A doua lege a lui Newton

Produsul masei corporale de vectorul accelerație este rezultanta tuturor forțelor aplicate corpului:

$ (\ m mare \ cdot \ overrightarrow (a) = \ overrightarrow (F)) $

A doua lege a lui Newton leagă vectorii accelerației și forței. Aceasta înseamnă că următoarele afirmații sunt adevărate.

$ (\ mare m \ cdot a = F) $, unde $ (\ mare a) $ este modulul de accelerație, $ (\ mare F) $ este modulul forței rezultante.
Vectorul accelerație are aceeași direcție cu vectorul forță rezultantă, deoarece masa corporală este pozitivă.

a treia lege a lui Newton

Două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu forțe egale ca mărime și opuse ca direcție. Aceste forțe au aceeași natură fizică și sunt direcționate de-a lungul liniei drepte care leagă punctele lor de aplicare.

Principiul suprapunerii

Experiența arată că, dacă alte corpuri acționează asupra unui corp dat, atunci forțele corespunzătoare se adună ca vectori. Mai exact, principiul suprapunerii este adevărat.
Principiul suprapunerii forțelor. Lasă forțele să acționeze asupra corpului$ (\ mare \ săgeată la dreapta (F_1), \ săgeată la dreapta (F_2), \ \ ldots \ săgeată la dreapta (F_n)) $ Dacă le înlocuiți cu o singură forță$ (\ mare \ overrightarrow (F) = \ overrightarrow (F_1) + \ overrightarrow (F_2) \ ldots + \ overrightarrow (F_n)) $ , atunci rezultatul impactului nu se va schimba.
Forța $ (\ mare \ overrightarrow (F)) $ se numește rezultanta forțe $ (\ mare \ overrightarrow (F_1), \ overrightarrow (F_2), \ \ ldots \ overrightarrow (F_n)) $ sau rezultați cu forta.

Transportator sau transportator? Trei secrete și transportul internațional de mărfuri

Transportator sau transportator de marfă: pe care să prefer? Dacă transportatorul este bun și expeditorul este rău, atunci primul. Dacă transportatorul este rău și expeditorul este bun, atunci al doilea. Alegerea este simplă. Dar cum să decizi când ambii aplicanți sunt buni? Cum să alegi dintre două opțiuni aparent echivalente? Ideea este că aceste opțiuni nu sunt echivalente.

Povești înfricoșătoare despre trafic internațional

INTRE CIOOC SI NICVOLI.

Nu este ușor să trăiești între clientul transportului și proprietarul foarte viclean și economic al mărfii. Odată ce am primit o comandă. Marfă pentru trei copeici, condiții suplimentare pentru două foi, colectarea se numește .... Încărcare miercuri. Mașina este deja pe loc marți, iar până la prânz a doua zi, depozitul începe încet să arunce în remorcă tot ceea ce expeditorul tău a adunat pentru clienții-destinatarii săi.

LOC fermecat - PTO KOZLOVICHI.

Conform legendelor și experienței, toți cei care au transportat mărfuri din Europa pe drumuri știu ce loc groaznic sunt obiceiurile PTO Kozlovich și Brest. Ce haos fac vameșii din Belarus, găsind vina în toate felurile posibile și rupând la prețuri exorbitante. Și este adevărat. Dar nu tot ...

CUM PORTAM ÎN LAPTE USCAT PENTRU ANUL NOU.

Încărcare cu mărfuri de grupaj la un depozit de consolidare din Germania. Una dintre mărfuri este lapte praf din Italia, a cărui livrare a fost comandată de expeditor .... Un exemplu clasic de muncă a unui expeditor-„transmițător” (nu se adâncește în nimic, el transmite doar de-a lungul lanțului ).

Documente pentru transport international

Transportul rutier internațional de mărfuri este foarte organizat și birocratic, consecința este că pentru implementarea transportului rutier internațional de mărfuri se folosesc o grămadă de documente unificate. Nu contează dacă este un transportator vamal sau unul obișnuit - nu va rămâne fără documente. Deși nu este foarte interesant, am încercat să simplificăm scopul acestor documente și sensul pe care îl au ele. Au dat un exemplu de completare a TIR, CMR, T1, EX1, Factură, Lista de ambalare...

Calculul sarcinii pe osie pentru transportul rutier de marfă

Scopul este de a studia posibilitatea redistribuirii sarcinilor pe osiile tractorului și semiremorcii la schimbarea locației încărcăturii în semiremorcă. Și aplicarea acestor cunoștințe în practică.

În sistemul pe care îl avem în vedere, există 3 obiecte: un tractor $ (T) $, o semiremorcă $ (\ mare ((p.p.))) $ Și o încărcătură $ (\ mare (gr)) $. Toate variabilele asociate cu fiecare dintre aceste obiecte vor fi suprascripte $ T $, $ (\ large (p.p.)) $ și, respectiv, $ (\ large (gr)) $. De exemplu, greutatea neîncărcată a unui tractor va fi notată cu $ m ^ (T) $.

De ce nu mănânci agarice muscă? Obiceiurile expirau tristețe.

Ce se întâmplă pe piața internațională de transport rutier? Serviciul Vamal Federal al Federației Ruse a interzis eliberarea de carnete TIR fără garanții suplimentare pentru mai multe districte federale. Și ea a sesizat că de la 1 decembrie a acestui an va rupe complet contractul cu IRU ca nepotrivit cerințelor Uniunii Vamale și va înainta pretenții financiare necopilărești.
IRU a răspuns: „Explicațiile FCS din Rusia cu privire la presupusa datorie de 20 de miliarde de ruble către ASMAP sunt pură ficțiune, întrucât toate vechile pretenții TIR au fost complet soluționate..... Ce credem noi, transportatorii obișnuiți?

Factor de stocare Greutatea și volumul încărcăturii la calcularea costului de transport

Calculul costului de transport depinde de greutatea și volumul încărcăturii. Pentru transportul maritim, volumul este cel mai adesea decisiv, pentru aer - greutate. Pentru transportul rutier de mărfuri, un indicator complex joacă un rol. De ce parametru pentru calcule va fi selectat într-un caz sau altul depinde greutatea specifică a încărcăturii (Factorul de depozitare) .

Interacțiunea mecanică este unul dintre tipurile de interacțiune a materiei care poate provoca o modificare a mișcării mecanice a corpurilor materiale.

Forța caracterizează aspectul cantitativ al interacțiunii mecanice. Astfel, atunci când ei spun că forțele acționează asupra unui corp, înseamnă că alte corpuri (sau câmpuri fizice) acționează asupra acestuia. Cu toate acestea, forța nu duce întotdeauna la o schimbare a mișcării corpului; o astfel de schimbare poate fi blocată de acţiunea altor forţe. Având în vedere acest lucru, notăm:

Forța (newtoniană) - o măsură a impactului mecanic asupra unui corp material dintr-un alt corp material (sau câmp fizic); ea caracterizează intensitatea și direcția acestui impact. Aceasta, desigur, nu este o definiție, ci doar o explicație a conceptului de forță. Deoarece conceptul de forță este fundamental, sensul său exact este dezvăluit în axiomele mecanicii.

Între timp, vom reține următoarele. Clauza „newtoniană” este făcută pentru că în dinamică vom întâlni și alte mărimi, numite și forțe, care însă nu sunt măsuri ale interacțiunii mecanice. În același semestru, se va discuta tocmai despre forțele newtoniene, iar pentru concizie le vom numi pur și simplu forțe.

Mai mult, cuvântul „măsură” în mecanică și fizică este înțeles ca o mărime fizică care servește pentru a descrie cantitativ o proprietate sau o relație. În acest caz, vorbim despre descrierea interacțiunii mecanice (și există, după cum știți, și alte interacțiuni - termice, chimice și altele).

În fizică particule elementare există patru interacțiuni fundamentale: puternică, electromagnetică, slabă și gravitațională. Aceste patru interacțiuni stau la baza tuturor fenomenelor observate, atât în mecanică, cât și în alte ramuri ale științelor naturale.

Totuși, în macrocosmos, interacțiunile fundamentale se manifestă, de regulă, indirect, și avem de a face cu o listă mult mai largă de interacțiuni (nu mai neapărat fundamentale). Dacă vorbim despre interacțiuni mecanice, atunci putem vorbi despre forțe de diverse origini.

Exemple de forțe: forțe gravitaționale, forțe elastice, forțe arhimediene, forțe de rezistență ale mediului etc. În majoritatea problemelor de mecanică însă, natura fizică a anumitor forțe nu prezintă de obicei interes.

În plus, noi, explicând conceptul de forță, am vorbit despre intensitatea și direcția impactului. Aceasta înseamnă că forța este o mărime vectorială. Și anume, este un vector aplicat la un anumit punct al unui corp material. Prin urmare, putem vorbi despre astfel de caracteristici ale forței.

Forța se caracterizează prin:

1) valoare (modul);

3) punctul de aplicare.

Din păcate, la examen trebuie deseori să te întâlnești cu nerespectarea completă a acestei reguli. În cel mai bun caz, examinatorul aflat în această situație va proceda astfel: va ofta și va cere elevului să pună rapid denumirea vectorilor în textul răspunsului la întrebarea pusă. Dacă elevul nu reușește să pună corect desemnările - acesta este primul pas către obținerea unui „doi”. Prin urmare, vă rugăm să nu ignorați un rând din notele dvs. dacă este scris pe tablă.

Parantezele cu virgulă în mijloc indică produsul scalar al vectorilor (virgula separă factorii). Vă rugăm să rețineți: în multe cărți produsul punctual este notat diferit - un punct între vectori, iar punctul poate fi de obicei omis.

Dar ne vom păstra doar astfel de denumiri (sunt și destul de comune). Printre altele, ele evită confuzia (la urma urmei, produsul scalar al vectorilor trebuie distins de produsul obișnuit a doi scalari).

Până acum am vorbit doar despre vectorul forță. Dar conceptul de forță nu se limitează la conceptul de vectorul său. Punctul de aplicare al forței este de asemenea important: la urma urmei, dacă vectorul forță de aceeași mărime și direcție este aplicat într-un alt punct al corpului, atunci mișcarea sa se poate modifica.

Următoarea terminologie este adoptată în geometrie. Vectorul liber (sau pur și simplu vector) este un vector caracterizat doar prin modul și direcție. Vectorul asociat este un vector caracterizat și prin punctul de aplicare. Astfel de denumiri sunt uneori folosite.

Prin u ---.A denotă vectorul asociat obţinut dacă se aplică vectorul liber u --- în punctul A. Notă: aici punctul se scrie nu în mijlocul unei linii (ca în înmulţirea numerelor), ci pe linia de jos. Astfel, se poate trage următoarea concluzie. Deci, forța este un vector legat (notația completă: F ----. A).

Acolo unde trebuie să subliniem că forța are un anumit punct de aplicare, vom folosi această notație completă. Acolo unde punctul de aplicare al forței va fi specificat în prealabil, vom folosi o notație prescurtată, notând forța pur și simplu F ---- (adică, la fel ca vectorul forță). Despre punctul de aplicare al forței trebuie spus următoarele: Dacă forța acționează asupra unui punct material, atunci acest punct însuși servește ca punct de aplicare.

Dacă forța acționează asupra unui corp material, atunci punctul corpului servește ca punct de aplicare (se poate schimba în timp). În cazul general, punctul de aplicare al forței nu se poate afla în afara corpului. Dacă corpul este absolut solid, atunci această restricție poate fi eliminată; dar despre asta vom vorbi mai târziu.

Se pune întrebarea: cum se poate stabili punctul de aplicare a forței în practică? Orice punct poate fi specificat, de exemplu, prin vectorul său rază desenat dintr-un pol. Pol - un punct selectat în mod arbitrar (a cărui poziție se presupune de obicei cunoscută).

Deoarece scrie „de obicei”, puteți ignora cu ușurință textul dintre paranteze. De multe ori se întâmplă așa: au luat un punct și l-au declarat stâlp (și de atunci încolo va fi considerat așa). Dar pentru a seta poziția punctului de aplicare a forței, trebuie doar să știm poziția polului. Este posibil - dar nu necesar - să luăm originea sistemului de coordonate drept pol.

Sunt folosite ambele denumiri, dar prima este de preferat: vectorul este notat cu o literă, iar litera „r” amintește că vorbim despre vectorul rază, sau șase scalari (Fx, Fy, Fz, xA, yA, zA). ). Acest lucru este convenabil și se face adesea. Dar puteți seta puterea și într-un alt mod, pe care îl vom lua în considerare în paragraful următor.

Energie de putere.

Deci, ce este Forța?

Fizica caracterizează Forța după cum urmează:

„Puterea este puterea, energia, sarcina, capacitatea de a rezista la sarcini și tensiuni aplicate.”

„Energia” este o măsură cantitativă care reflectă puterea, adică. viteza de mișcare prin care este determinată interacțiunea tuturor tipurilor de materie.

În conformitate cu diferitele forme ale materiei, se consideră diferite forme de energie (mișcare): - mecanică, internă, electromagnetică, chimică, nucleară etc.

Următoarea formulă este o expresie a cantității de energie sau forță:

E = m cu 2;

Unde E - energie, m - greutate, Cu - viteza.

Pe baza formulei, forța și energia depind nu atât de masă, cât de viteza de mișcare a acestei mase, ci mai degrabă de acțiunea primară (impulsul de forță).

Nu numai corpurile materiale se pot mișca, cum ar fi un glonț zburător sau o piatră aruncată, mișcarea se poate spune și despre o rază de soare care se mișcă de-a lungul peretelui atunci când oglinda este întoarsă sau despre mișcarea unei umbre aruncate de un obiect iluminat. Prin urmare, mișcarea poate fi asociată atât cu mișcarea corpurilor materiale, cât și cu transmiterea dintr-un loc în altul a oricărui semnal, de exemplu, un semnal sonor, luminos sau radio.

Pentru a studia mișcarea, în primul rând, este necesar să înveți cum să descrii mișcările corpurilor materiale în raport cu orice alte corpuri fizice.

Orice mișcare, precum și restul corpului (ca caz special de mișcare) sunt relative. Răspunzând la întrebarea dacă un corp este în repaus sau în mișcare și exact cum se mișcă, este necesar să se indice cu privire la care corpuri este luată în considerare mișcarea unui anumit corp, altfel nicio afirmație despre mișcare nu poate avea sens.

În toate cazurile, corpurile fizice, în raport cu care se ia în considerare mișcarea, se numesc cadru de referință, iar mișcarea corpurilor în sine se numește "Mișcare".

Când se studiază mișcările de pe suprafața Pământului, Pământul însuși este de obicei luat ca sistem de referință. Studiind mișcarea Pământului sau a altor planete în spațiu, Soarele și stelele sunt luate ca sistem de referință.

Un astfel de cadru de referință este adoptat atunci când se studiază legile dinamicii.

Dacă nu aflăm motivul apariției mișcărilor, atunci în acest caz vom lua în considerare cinematica acestor mișcări.

Pentru a cunoaste deplasarea unui corp este suficient sa cunoastem pozitia lui initiala, precum si valoarea numerica si semnul distantei parcurse. În același mod, cunoscând poziția inițială a corpului, valoarea numerică a vitezei sale și direcția de mișcare a acestui corp, putem răspunde la întrebarea unde se va afla acest corp într-o secundă, în două secunde etc. Dar dacă corpul se mișcă așa cum ne place, atunci aceste date nu ne mai sunt suficiente.

Orez. 1. Marcarea unui traseu curbat.

Deplasarea punctului AB între pozițiile sale A și B

nu se află pe traiectorie.
Dacă traiectoria corpului este o linie curbă, atunci vom numi totuși segmentul care leagă pozițiile sale inițiale și finale prin deplasarea corpului. Dacă marcați traiectoria curbilinie și „legați” pozițiile individuale ale punctului în mișcare de momentele corespunzătoare în timp (vezi Fig. 1), se dovedește că mișcarea curbilinie constă dintr-un număr mare de cele rectilinii, iar viteza totală a mișcării curbilinie va fi determinată de viteza medie, care este derivata secțiunilor cu mișcare rectilinie, viteza de deplasare pe care este neuniformă și depinde de curbura (unghiul) de mișcare.

Cu toate acestea, acesta este doar un concept aproximativ, aproximativ al naturii mișcării. Ideea este că, atunci când determinăm viteza medie, înlocuim mișcarea în fiecare perioadă de timp cu mișcare uniformă și presupunem că viteza se modifică într-un salt de la o perioadă de timp la alta. Cu toate acestea, de fapt, aceste secțiuni pot avea lungimi și direcții diferite și, în consecință, viteza pe ele va fi foarte diferită.

De obicei, viteza medie a unei mișcări constante se numește viteză instantanee sau pur și simplu viteză. Dacă mișcarea este uniformă, atunci viteza sa instantanee în orice moment de timp este egală cu viteza acestei mișcări uniforme, cu alte cuvinte: - viteza instantanee a mișcării uniforme este constantă. Viteza instantanee a mișcării inegale este o variabilă care ia sensuri diferite in momente diferite. Prin urmare, devine clar că viteza instantanee a mișcării curbilinie se schimbă pe parcursul întregii mișcări.

Dacă viteza instantanee a unui corp în mișcare crește, atunci mișcarea se numește accelerată; dacă viteza instantanee scade, atunci mișcarea se numește încetinită.

Printre diversele mișcări accelerate, sunt adesea întâlnite mișcări în care viteza instantanee pentru orice intervale de timp egale crește cu aceeași cantitate. Astfel de mișcări se numesc accelerate uniform. Mișcările uniform accelerate sunt perturbate de frecare și rezistență a aerului

Mișcarea uniform accelerată este caracterizată cantitativ prin modificarea vitezei în timp, care se numește accelerație.

Dacă mișcarea nu este uniform accelerată, atunci se introduce conceptul de accelerație medie, care caracterizează schimbarea vitezei pe o anumită perioadă de timp pe traseul parcurs în această perioadă de timp. Pe segmente separate ale acestei secțiuni, accelerația medie poate avea valori diferite.

De regulă, traiectoria mișcării puncte diferite corpurile sunt diferite.

Cea mai simplă mișcare a unui corp este o mișcare în care toate punctele corpului se mișcă în același mod, descriind aceleași traiectorii. Această mișcare se numește translație.

Când mergeți înainte, orice linie dreaptă trasată în corp rămâne paralelă cu ea însăși.

Un alt tip simplu de mișcare este mișcarea de rotație a corpului, sau rotația. În timpul mișcării de rotație, toate punctele corpului se mișcă în cercuri, ai căror centre se află pe o linie dreaptă, care se numește axa de rotație.

Atât reciproc cât și mișcări de rotație au propriile limite definite (margini), direcție (axa, vector) și ritmul (amplitudinea, frecvența) mișcărilor.

Orez. 2. Oscilații continue
Aceste 2 mișcări sunt cele care stau la baza tuturor tipurilor de mișcări, fie ele mecanice, sonore, electrice, luminoase etc. electromagnetice, chimice etc.

Aceste mișcări reprezintă oscilațiile pendulului, care pot fi susținute sau amortizate.

orez. 3. Oscilații amortizate
Oscilațiile amortizate apar într-un sistem oscilator în absența frecării și se numesc oscilații naturale ale sistemului (Fig. 2).

Cu toate acestea, în Natură, există diferite tipuri de forțe de frecare, rezistență a aerului etc., care încetinesc procesul de mișcare și sunt cauza atenuării oscilațiilor (oprirea mișcării) (Fig. 3).

Avea

Orez. 4. Mișcări aperiodice
prin creșterea frecării într-un fel sau altul se poate ajunge la o amortizare atât de mare încât sistemul se oprește după prima balansare, sau chiar înainte de prima trecere prin poziția de echilibru (Fig. 4). Astfel de mișcări puternic amortizate ale sistemului oscilator sunt numite aperiodice.

Având în vedere oscilațiile sarcinii asupra arcului, este ușor de observat o creștere a amortizarii odată cu creșterea frecării. Dacă sarcina este plasată în apă, atunci amortizarea oscilațiilor va crește brusc în comparație cu amortizarea în aer, în ulei va fi chiar mai mare decât în apă: mișcarea se va dovedi a fi aperiodică sau apropiată de aperiodică.

Deci, pentru a rezuma:

Puterea este Energie.
Viteza de mișcare a materiei - determină cantitatea de Forță (Energie).
Orice mișcare se bazează pe un impuls inițial, care se numește viteză instantanee.
Expresia cantitativă a vitezei instantanee se numește accelerație.
Există doar 2 tipuri de mișcări de bază - de translație și rotație, toate celelalte mișcări sunt diferitele lor combinații.
Aceste mișcări pot fi continue, decadente și aperiodice.
Mecanic, sonor, electromagnetic, chimic etc. fenomenele care sunt reprezentate de obicei de conceptul de Energie sunt mişcarea materiei în diverse stări de agregare.

Deci, în orice caz, pentru orice fel de mișcare, orice corp material sau substanță ar trebui luată ca cadru de referință.

Corpul uman nu este o excepție specială de la regulă, este și un corp material care are o combinație complexă de substanțe de la cele mai mici celule până la structuri de țesut mare. Prin urmare, corpul nostru ar trebui considerat pe baza acelor legi ale Naturii, conform cărora Lumea noastră există.

Corpurile nu își schimbă viteza și direcția mișcărilor, nu încep să se miște sau nu se opresc chiar așa, fără motiv. Pentru ca acest lucru să se întâmple, corpurile trebuie să acționeze unul asupra celuilalt. Măsura acțiunii unui corp asupra altuia este putere... Putem spune în mod condiționat că forța răspunde la întrebarea „cum a acționat un corp asupra altuia?”

Există multe exemple de interacțiune a corpurilor. Lovirea unei mingi de către o persoană, aruncarea unui măr dintr-un măr pe iarbă, comprimarea unui arc într-un mecanism, ciocnirea obiectelor în mișcare și multe altele. În orice caz, ca urmare a acestor interacțiuni, corpurile își schimbă vitezele și chiar direcțiile mișcărilor lor.

Forța este caracterizată valoare numericăși direcţie... Putem spune că valoarea numerică a puterii arată cât de puternică a fost. Direcția indică în ce direcție a fost direcționată forța.

De exemplu, o persoană poate lovi o minge cu diferite forțe. Dacă o lovești ușor, mingea se va rostogoli nu departe, iar dacă este tare, va zbura spre celălalt capăt al terenului. În plus, o persoană poate lovi mingea din orice direcție și din orice unghi: în stânga, perpendicular pe suprafața sabiei, în dreapta, tangențială la suprafața mingii și așa mai departe, oriunde, chiar și de sus . În funcție de locul în care s-a dat lovitura și în ce direcție a fost îndreptată, depinde direcția în care se va rostogoli mingea.

Forța este folosită nu numai pentru a transmite mișcarea, ci și pentru a o opri. Dacă mingea se rostogolește încet spre o persoană, aceasta o poate opri cu piciorul cu puțină forță. Dacă mingea zboară cu viteză mare, atunci persoana, care o prinde, se va simți suficient beţivan, adică o persoană va trebui să aplice multă forță musculară pentru a opri mingea.

Acele mărimi fizice care, pe lângă o valoare numerică, sunt caracterizate și printr-o direcție, se numesc vector. Forța este o mărime vectorială.

Punctul de aplicare a forței este important. În desene, direcția forței este indicată printr-o săgeată care se extinde din punctul de aplicare a forței. De exemplu, locul de pe minge în care este lovită este punctul de aplicare a forței. Unghiul de lovire determină unde va zbura mingea, adică determină direcția forței. Lungimea săgeții încearcă să arate valoarea numerică a forței. Cu cât forța este mai mare, cu atât săgeata este trasă mai lungă.

Unitatea de măsură a forței în sistemul SI este newtonul, notat cu litera N. 1 newton (N) este egal cu forța necesară pentru a modifica viteza unui corp care cântărește 1 kg cu 1 m/s în 1. al doilea.

1 N = (1 kg * 1 m / s) / 1 s = 1 kg * m / s 2

O forță de 1 N este destul de mică după standardele umane. O persoană interacționează cu multe alte corpuri cu forțe de zeci sau sute de Newtoni.