Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
Брусок может рассматриваться как свободное тело, ибо сила тяжести (1.2.8.3°) бруска уравновешивается выталкивающей силой (1.6.2.3°), а всеми иными воздейст-
40 ОТДЕЛ I. ГЛ. 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
виями на брусок можно пренебречь. Из опыта известно, что при таком движении тележки брусок будет приближаться к левой стенке сосуда.
В первом случае поведение бруска истолковывается на основании первого закона Ньютона: свободный брусок сохраняет состояние покоя (неизменное положение в системе координат хОу), в то время как тележка вместе с сосудом перемещается вправо (левая сторона сосуда ускоренно приближается к бруску).
Во втором случае брусок ускоренно (неинерциально) перемещается влево без каких бы то ни было воздействий на него в этом направлении, а тележка с сосудом покоится в системе координат х'О'у'. При этом первый закон Ньютона для бруска не выполняется (брусок совершает неинер-циальное движение, хотя он может считаться свободным телом).
2.2. Сила
1°. Силой называется векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на материальную точку или тело со стороны других тел или полей. Сила полностью определена, если заданы ее модуль, направление и точка приложения. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.
В результате действия силы данное тело изменяет скорость движения (приобретает ускорение) или деформируется (11.7.2.1°). На основании этих опытных фактов производится измерение сил (1.2.11.2°, 6°).
2°. Различные взаимодействия, известные современной физике, сводятся к четырем типам:
а) гравитационное взаимодействие, возникающее между всеми телами в соответствии с законом всемирного тяготения (1.2.8.1°);
б) электромагнитное взаимодействие — между телами или частицами, обладающими электрическими зарядами (111.1.3.1°, VI.5.4.10);
в) сильное взаимодействие, существующее, например^ между частицами, из которых состоят ядра атомов, а также между мезонами и гиперонами (VI.4.3.5°), (VI.5.4.Г).
г) слабое взаимодействие, характеризующее, напримерг процессы превращения некоторых элементарных частиц (VI.5.4.10).
Сила как количественная характеристика позволяет оце-
2.2. СИЛА
4t
нивать лишь гравитационные и электромагнитные взаимодействия. В тех чрезвычайно малых областях пространства и в тех процессах, в которых проявляются сильные и слабые'взаимодействия, такие понятия, как точка приложения, линия действия, а вместе с ними и само понятие силы теряют смысл.
3°. В задачах механики учитываются гравитационные силы (силы тяготения) (1.2.8. Г) и две разновидности электромагнитных сил — силы упругости (1.2.9.Г) и силы трения (1.2.10. Г).
4°. Силы взаимодействия между частями некоторой рассматриваемой системы тел называются внутренними силами.
Силы воздействия на тела данной системы со стороны тел, не включенных в эту систему, называются внешними силами.
5°. Система тел, на каждое из которых не действуют внешние силы, называется замкнутой (изолированной) системой.
6°. Если на материальную точку одновременно действует несколько сил (Fi, Fs, . . ., Fn), то они могут быть заменены одной силой Fx, называемой равнодействующей силой и равной их суммеі „
(=1
Проекции равнодействующей силы на оси прямоугольной декартовой системы координат равны алгебраическим
а
S
Рис. 1.2.2
суммам соответствующих проекций всех СИЛ!
п п п
42 ОТДЕЛ I. ГЛ. 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
Пример. На материальную точку M в плоскости хОу действуют силы F1, F2 и F3 (рис. 1.2.2,а). Их равнодействующая Fi; может быть найдена как замыкающая многоугольника, построенного на силах F1, F2 и F3 как на сторонах (правило многоугольника сложения векторов) (рис. 1.2.2,6). Проекции F2x и F^у равнодействующей силы на координатные оси Ox и Oy равны
F zx = F :х -f- F 2Х + F3x, F'¦zy = Fiy -f- Fiy -f- Fiy.
Модуль Fs равнодействующей силы равен
Fj1 = Y Flx + Fly. 2.3. Масса и импульс. Плотность
1°. Свойство тела сохранять свою скорость в отсутствие взаимодействия с другими телами называется инертностью. Физическая величина, являющаяся мерой инертности материальной точки или мерой инертности тела в поступательном движении, называется инертной массой (тЙ).
2°. Масса характеризует и еще одно свойство тел — их способность взаимодействовать с другими телами в согласии с законом всемирного тяготения (1.2.8. Г). В этих случаях масса выступает как мера гравитации, или мера тяготения, и ее называют гравитационной массой (тГ).
В современной физике с высокой степенью точности установлена тождественность значений инертной и гравитационной масс данного тела (ти=тг). Поэтому их не различают и говорят просто о массе тела (т).
Об измерении массы тела см. 1.2.11.2°, 3°, 7°.
3°. В механике Ньютона считается, что
а) масса тела не зависит от скорости его движения;
б) масса тела равна сумме масс всех частиц (или материальных точек), из которых оно состоит;
в) для данной совокупности тел выполняется закон сохранения массы: при любых процессах, происходящих в системе тел, ее масса остается неизменной.
