Сила

From Традиция
Jump to navigation Jump to search

Сила в механикевекторная величина, выражающая внешнее воздействие на материальное тело, заставляющее его испытывать ускорение.

Единицы измерения силы:

Сила по Ньютону[edit | edit source]

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: F = m a \vec F = m\,\vec a

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

Мерилом силы является ускорение, которое она сообщает разным телам.
Если одна и та же сила (кроме гравитации) одинаково ускоряет разные тела, этим телам приписывают одинаковую массу.
Масса тела не зависит от того, какие силы и в какой момент на него действуют.

Определение силы[edit | edit source]

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

F = p ( t + Δ   t ) p ( t ) Δ   t = Δ   p Δ   t \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 Δ   t \Delta\ t , стремящемся к нулю:

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

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

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

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

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

Отсюда сила равна:

F = d d t ( m v ) \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 = C o n s t m = Const\,\! ), мы можем вынести ее за знак дифференциала:

F = d d t ( m v ) = m d d t ( v ) \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 a \vec a тела. Отсюда,

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

Это и есть второй закон Ньютона. Более точное определение силы, учитывающее ограниченность скорости передачи взаимодействия и скорости осуществления измерений скоростью света c c , выводится в рамках специальной теории относительности: [1] F = m ( 1 v 2 / c 2 ) 1 , 5 ( a + v × [ v × a ] c 2 ) . \vec F = \frac{m}{(1-v^2/c^2)^{1,5}} \left( \vec a +\frac{\vec v \times [\vec v \times \vec a]}{c^2} \right) .

Измерение сил[edit | edit source]

Классификация сил[edit | edit source]

1. По природе силы:[edit | edit source]

2. По работе, совершаемой силой:[edit | edit source]

Ссылки[edit | edit source]

  1. Федосин С.Г. Теории физики и бесконечная вложенность материи. — Пермь: 2009. — 844 с. — ISBN 978-5-9901951-1-0о книге"ISBN9785990195110" was classified as invalid by the "ISBN" regular expression.

Дополнительные источники[edit | edit source]

  • Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. — «Силы в природе»

См. также[edit | edit source]