8. Классификация сил. Всё о силах.

Сила – это векторная величина, характеризующая меру воздействия на материальную точку в какой-либо момент времени со стороны других материальных объектов.

Размерность силы:

,

Результирующая всех сил, действующих на исследуемую точку, по принципу суперпозиции

,где   - сила, с которой действовала бы на данную точку  -ое тело в отсутствие других тел.

Линия действия силы – прямая, вдоль которой направлен вектор силы.

Две силы равны по модулю и противоположено направлены – если они, приложенные к телу, не вызывают ускорения.

Виды взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое.

Два проявления сил:  - статическое (деформация тел),

-динамическое (изменение скорости движения).

Классификация сил

- Фундаментальные силы: a) гравитационные, б) электрические.

- Приближенные силы:

а) сила тяжести;

б) сила трения;

в) упругая сила (сила упругости);

г) сила сопротивления.

а) Сила тяжести в системе отсчета, связанной с Землей,

Сила реакции   подвеса или опоры - это сила, с которой на тело действуют другие тела, ограничивающие его движение.

Вес тела  – сила, с которой тело действует на опору или подвес.

Если подвес или опора покоится относительно Земли (или движется без ускорения):

,

б) Сила трения

1. внешняя (возникает в местах соприкосновения тел и препятствует их относительному перемещению);

- трение скольжения (возникает при поступательном движении одного тела по поверхности другого);

- трение качения (возникает, когда одно тело катится по поверхности другого);

- трение покоя ( возникает при попытках вызвать перемещение);

2) внутренняя (возникает при перемещение частей жидкости или газа)

Эмпирический закон для всех типов сил внешнего трения:

,где   - сила нормального давления, прижимающая соприкасающиеся поверхности друг к другу, - коэффициент трения скольжения (покоя, качения), зависящий от природы и состояния поверхностей (шероховатости и пр.).

в) Сила упругости

, где   - радиус-вектор, характеризующий смещение материальной точки из положения равновесия,   - коэффициент пропорциональности.

Закон Гука:

,  , где  - жесткость пружины , зависящая от материала и размеров пружины;  - внешняя сила,  - удлинение пружины.

г) Сила сопротивления

, где  - скорость тела относительно среды,   - коэффициент пропорциональности.

9. Движение тела с переменной массой. Уравнение Мещерского.

Движение некоторых тел сопровождается изменением их массы, например масса ракеты уменьшается вследствие истечения газов, образующихся при сгорании топлива, и т. п. Такое движение называется движением с переменной массой.

Выведем уравнение движения тела переменной массы на примере движения ракеты. Если в момент времени t масса ракеты т, а ее скорость v, то по истечении времени dt ее масса уменьшится на dm и станет равной т — dm, a скорость станет равной v + dv. Изменение импульса системы за отрезок времени dt

где и — скорость истечения газов относительно ракеты.

Тогда .

Если на систему действуют внешние силы, то поэтому или

Второе слагаемое в правой части называют реактивной силой Fp. Если и противоположен v по направлению, то ракета ускоряется, а если совпадает с v, то тормозится. Таким образом, мы получили уравнение движения тела переменной массы, которое впервые было выведено И. Б. Мещерским (1859-1935):

, где  - реактивная сила, которая возникает в результате действия на тело присоединяемой (отделяемой) массы.