Forces_in_mechanics

1. Силы в механике

Силы в природе

2.

В природе существует только 4 вида
фундаментальных взаимодействий:
Гравитационные
Электромагнитные
Ядерные
Слабые взаимодействия

3. Гравитационные силы

• Гравитационные силы
действуют между
всеми телами – все
тела притягиваются
друг к другу
• Силы заметны только
тогда , когда хотя бы
одно тело имеет
большую массу
• самые слабые

4. Электромагнитные силы

• Электромагнитные
силы действуют между
телами имеющими
электрический заряды
• Заряженные тела
могут притягиваться и
отталкиваться

5. Ядерные силы

• Ядерные силы
проявляются на очень
малых расстояниях
(только внутри ядер
атомов)
• самые сильные

6. Силы слабого взаимодействия

• Слабые
взаимодействия
проявляются при
превращениях
элементарных частиц,
радиоактивном
распаде
• Проявляются на
расстояния меньших
чем действуют
ядерные силы

7.

Закон всемирного
тяготения
Исаак Ньютон
Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с
силами прямо пропорциональными произведению их
масс и обратно пропорциональными квадрату
расстояния между их центрами.
F1
F2
r
m1m2
F G 2
r
m1m2
F G 3 r
r

8.

Закон всемирного
тяготения
F r
G
m1m2
2
Гравитационная постоянная – величина.
Численно равная силе взаимодействия
двух тел массами по 1 кг , находящихся
на расстоянии 1 м друг от друга.
2
H
м
11
G 6,672 10
кг 2
1798 г. Генри Кавендиш

9.

Сила тяжести –это частный случай силы
всемирного тяготения.
m
h
Мз
Rз
M Зm
FТ G 2
RЗ
FT mg
MЗ
g G 2
RЗ
м
g 9,8 2
с
MЗ
g' G
2
RЗ h
Зависит от высоты над
поверхностью земли
Зависит от
широты, т.к.
Земля сплюснута
у полюсов

10.

Первая космическая скорость
M Зm
FТ G 2
RЗ
FТ maц m
1
2
1
2
1
RЗ
M Зm
m
G 2
RЗ
RЗ
FТ
км
1 7,9
с
MЗ
1 G
RЗ

11.

Первая космическая скорость
1
h
FТ
'1
MЗ
1 G
RЗ
MЗ
g G 2
RЗ
1 gRЗ
MЗ
'1 G
RЗ h

12.

Космические скорости
км
1 7,9
с
1 2
MЗ
2 2G
RЗ
км
2 11,2
с
км
3 16,7
с

13.

Вес тела
Вес – это сила, с которой тело действует на опору или
подвес.
P H
N
N
T
Р
Р
Р

14.

Вес тела
N
mg
Р
a 0
0 mg N 2 закон Ньютона
P N
3 закон Ньютона
P mg

15.

Вес тела
N
mg
Р
a
a 0 a g
ma mg N 2 закон Ньютона
ma mg N
N m g a
3 закон Ньютона
P N
P m g a - уменьшение веса
a g,
то P 0 - невесомость
если

16.

N
a
mg
Р
Вес тела
a 0 a g
ma mg N
ma N mg
N m g a
P N
P m g a
2 закон Ньютона
3 закон Ньютона
Перегрузка – явление увеличения веса тела.
m g a g a
k
- коэффициент перегрузки
mg
g

17.

Сила тяжести и вес тела совпадают по модулю только в том случае когда
тело покоится.
Сила тяжести приложена к телу, а вес к опоре или подвесу.

18.

Сила упругости
Сила упругости - сила, возникающая
при упругой деформации тела и
направленная в сторону,
противоположную направлению
смещения частиц тела при
деформации.
Природа взаимодействия:
электромагнитная

19.

изменения формы и/или объёма тела под
действием внешних сил
УПРУГИЕ
ПЛАСТИЧЕСКИЕ
полностью
исчезают после
прекращения
действия внешних
сил
не исчезают после
прекращения
действия внешних
сил

20.

ИЗГИБ
СДВИГ
КРУЧЕНИЕ
РАСТЯЖЕНИЕ
СЖАТИЕ

21.

Сила реакции опоры.
нормаль
(перпендикуляр к поверхности)
N
N
N

22.

Закон Гука
F
Fупр
F
Fупр

23.

Закон Гука
L - абсолютное удлинение.
F
L0
Fупр
L
Fупр k L
k – жесткость
Н
k
м
L м
L
L0
- относительное
удлинение
Выполняется только при
упругих взаимодействиях.

24.

Закон Гука
F
- механическое напряжение
S
Н
2 Па
м
пч - предел прочности – максимальное механическое
напряжение, которое выдерживает данное
вещество
Е
1660 г.
Е – модуль Юнга
Е Па

25.

Закон Гука
FL0
L
ES
Fупр kx
F Fупр
ES
k
L0
k1
k2
k1
k2
k k1 k2
k1k 2
k
k1 k 2

26.

Диаграмма растяжений
F
Е
В
С
D
А
0
L

27.

Сила трения
сухое
покоя
вязкое
в жидкостях
скольжения
качения
Сила трения покоя всегда больше силы трения
скольжения и качения

28.

Сила (сухого) трения
N
Fтяги
Fтр
mg
Cилу трения, действующую между двумя телами,
неподвижными относительно друг друга называют
силой трения покоя.
Наибольшее значение силы трения, при котором
скольжение еще не наступает, называется
максимальной силой трения покоя.
Fтр.max N
Fтр.max
~
N
Сила трения не зависит от площади соприкосновения
тел.

29.

Сила трения
Сила трения скольжения всегда направлена
противоположно направлению относительной
скорости соприкасающихся тел.
N
Fтяги
Fтр
mg
N
Fтяги
Fтр
mg
Fтр Fтр. max N
Природа взаимодействия: электромагнитная.

30.

Тело на наклонной плоскости
у
ma mg N Fтр ...
Fтр
N
mgх
mgу
X : ma mg sin Fтр ...
У : 0 mg cos N ...
mg
х
Fтр N

31. Силы вязкого трения (сопротивления при движении в жидкостях и газах)

Особенностями сил сопротивления
являются:
1) силы трения покоя - нет
2) зависимость от относительной скорости
движения
Для малых скоростей
~
• Fс = k₁υ
Fс
Для больших скоростей
~
• Fс = k₂υ² Fс
2