Сила

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. сила (значения).

Сила в механике — векторная величина, выражающая внешнее воздействие на материальное тело, заставляющее его испытывать ускорение.

Содержание

1 Сила по Ньютону
2 Определение силы
3 Измерение сил
4 Классификация сил
- 4.1 1. по природе силы:
- 4.2 2. по работе, совершаемой силой:
5 Книги

[править] Сила по Ньютону

Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), сила является причиной неравномерного и непрямолинейного движения. Второй закон Ньютона определяет силу как произведение массы тела на ускорение, сообщенное ему этой силой:

$\vec F = m\,\vec a$

где $\vec a$ — вектор ускорения, $m\,\!$ — мера инертности тела (масса) (см. Законы Ньютона).

[править] Определение силы

Вообще, сила вводится как скорость изменения импульса (количества движения) тела. Так, если при прямолинейном движении тело за промежуток времени $\Delta\ t$ поменяло свой импульс с $\vec p(t)$ на $\vec p(t + \Delta\ t)$ (импульс изменился на $\Delta\ \vec p$ ):

$\vec F = \frac{\vec p(t + \Delta\ t) - \vec p(t)}{\Delta\ t} = \frac{\Delta\ \vec p}{\Delta\ t}$ .

В общем случае мгновенное значение силы находится как предел от этого выражения при $\Delta\ t$ , стремящемся к нулю:

$\vec F = \lim_{\Delta\ t \to 0}\frac{\Delta\ \vec p}{\Delta\ t}$ .

Это и есть первая производная от $\vec p$ по $t\,\!$ :

$\vec F = \frac{d\vec p}{dt}$ .

Как известно, импульс $\vec p$ тела — это произведение массы m тела на его скорость $\vec v$ :

$\vec p = m \cdot \vec v$ .

Отсюда сила равна:

$\vec F = \frac{d}{dt}(m \cdot \vec v)$ .

Но, поскольку в классической механике считается, что масса m тела остается постоянной при любой скорости движения его ( $m = Const\,\!$ ), мы можем вынести ее за знак дифференциала:

$\vec F = \frac{d}{dt}(m \cdot \vec v) = m \cdot \frac{d}{dt}(\vec v)$ .

Первая производная по времени от скорости (скорость изменения скорости) есть ускорение $\vec a$ тела. Отсюда,

$\vec F = m \cdot \frac{d}{dt}(\vec v) = m \cdot \vec a$ .

Это и есть второй закон Ньютона.

[править] Измерение сил

Динамометр

[править] Классификация сил

[править] 1. по природе силы:

[править] 2. по работе, совершаемой силой:

консервативные силы
неконсервативные диссипативные (сила направлена против скорости тела, работа, совершенная этой силой при перемещении тела вдоль замкнутого контура не равна нулю)
- силы трения скольжения и качения;
- силы вязкого трения (трение в жидкой или газообразной среде);
неконсервативные гироскопические (такие, в которых сила перпендикулярна скорости тела — совершенная работа равна нулю):
- сила Кориолиса
- сила Лоренца.