Сила и динамометр

Взгляните на рисунки. Когда мальчик несет книги, он с силой поддерживает их. Гамак, растянувшийся под весом медведя, с силой тянет за ствол дерева, изгибая его. В этих примерах «с силой» есть общее – действие одного тела на другое. Руки действуют на книги, а гамак – на ствол. Поэтому можно сказать, что сила – термин, служащий для краткого обозначения действия одного тела на другое.

Действие одного тела на другое может проявляться больше или меньше. Например, сила давления медведя на гамак больше, чем бабочки, так как правый гамак растянут сильнее. Следовательно, термин «сила» в физике имеет и второе значение: сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного тела на другое.

Друг на друга действуют не только соприкасающиеся тела. Например, Земля притягивает летящих птиц, не прикасаясь к ним. Тогда возникает вопрос: как узнать, что на тело действует сила? Для этого служат признаки действия силы: изменение скорости или направления движения, изменение формы или размеров тела. Они не всегда заметны невооружённым глазом, но если на тело действует сила, хотя бы один признак обязательно присутствует.

Например, перестав взмахивать крыльями, птица, продолжая двигаться вперёд, одновременно будет падать вниз. То есть тело птицы изменит направление движения. По мере падения птицы скорость движения её тела также не будет оставаться постоянной: она будет увеличиваться. Рассмотрите шуточный рисунок с бабочкой и медведем. Вы легко увидите и оставшиеся два признака действия силы: изменение формы и размеров натянутого гамака.

Для измерения сил служит измерительный прибор динамометр (греч. «динамис» – сила). Основные его части – упругая пружина со стрелкой и корпус со шкалой (см. рисунок ниже). Единица силы называется 1 ньютон (1 Н). Это приблизительно такая сила, с которой Земля притягивает к себе гирьку массой 102 г. Причину такого «странного» числа мы поймём при изучении § 3-г.

В физике единицы величин выбирают не случайным образом, а так, чтобы они были согласованы с уже выбранными ранее единицами. Как же выбрали единицу силы – 1 ньютон?

Оказывается, что если на покоящееся тело начнёт действовать сила, то это тело будет двигаться ускоренно, а точнее, равномерно ускоренно. Это значит, что за равные промежутки времени скорость тела будет возрастать на равные значения. Зная эту особенность движения тел, силой в 1 ньютон назвали такую силу, которая, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м/с.

На рисунках и чертежах силу изображают в виде стрелки, называемой вектором силы. Его направление символизирует направление действия силы, а длина – числовое значение силы. Например, вектор силы, с которой мальчик поддерживает книги, направлен вверх, а вектор силы, с которой крючок динамометра тянет упирающегося ослика, направлен влево. На этом рисунке мы также обозначили точку приложения силы (в месте, где поводья ослика зацеплены за крючок).

В обыденной речи слово «сила» мы используем в самых разных ситуациях. Мы говорим: сила воли, сила духа, сила разума и так далее. В физике же термин «сила», как вы видите, имеет иное, более чёткое и «узкое» значение.

Еще статьи в этой категории:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *