Сила

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

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

Единицы измерения силы:

Сила по Ньютону[править]

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).

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[править]

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

Измерение сил[править]

Классификация сил[править]

1. По природе силы:[править]

2. По работе, совершаемой силой:[править]

Ссылки[править]

  1. Федосин С.Г. Теории физики и бесконечная вложенность материи. — Пермь: 2009. — 844 с. — ISBN 978-5-9901951-1-0>

Дополнительные источники[править]

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

См. также[править]