Vezi si „Portalul fizic”

Forța ca mărime vectorială este caracterizată modul , direcţieși „punctul” aplicației putere. Prin ultimul parametru, conceptul de forță ca vector în fizică diferă de conceptul de vector din algebra vectorială, unde vectorii egali în valoare absolută și direcție, indiferent de punctul de aplicare, sunt considerați același vector. În fizică, acești vectori se numesc vectori liberi În mecanică este extrem de comun conceptul de vectori legați, al căror început este fixat într-un anumit punct din spațiu sau poate fi pe o linie care continuă direcția vectorului (vectori de alunecare). ). .

Se folosește și conceptul linie de forţă, indicând dreapta care trece prin punctul de aplicare al forței, de-a lungul căruia este direcționată forța.

Dimensiunea forței este LMT −2, unitatea de măsură în Sistemul Internațional de Unități (SI) este newton (N, N), în sistemul CGS - dyne.

Istoria conceptului

Conceptul de forță a fost folosit de oamenii de știință din antichitate în lucrările lor despre statică și mișcare. A fost angajat în studiul forțelor în procesul de proiectare a mecanismelor simple în secolul al III-lea. î.Hr e. Arhimede. Ideile lui Aristotel despre putere, asociate cu inconsecvențe fundamentale, au durat câteva secole. Aceste neconcordanțe au fost eliminate în secolul al XVII-lea. Isaac Newton folosind metode matematice pentru a descrie forța. Mecanica newtoniană a rămas în general acceptată timp de aproape trei sute de ani. Până la începutul secolului XX. Albert Einstein în teoria relativității a arătat că mecanica newtoniană este corectă numai la viteze și mase relativ mici ale corpurilor din sistem, clarificând astfel prevederile de bază ale cinematicii și dinamicii și descriind unele noi proprietăți ale spațiu-timpului.

mecanica newtoniana

Isaac Newton și-a propus să descrie mișcarea obiectelor folosind conceptele de inerție și forță. Făcând acest lucru, a stabilit pe parcurs că orice mișcare mecanică este supusă legilor generale de conservare. În domnul Newton a publicat celebra sa lucrare „”, în care a conturat cele trei legi fundamentale ale mecanicii clasice (celebrele legi ale lui Newton).

Prima lege a lui Newton

De exemplu, legile mecanicii sunt exact aceleași în partea din spate a unui camion atunci când conduce pe o porțiune dreaptă de drum cu o viteză constantă și când stă nemișcat. O persoană poate arunca o minge vertical în sus și o poate prinde după ceva timp în același loc, indiferent dacă camionul se mișcă uniform și rectiliniu sau în repaus. Pentru el, mingea zboară în linie dreaptă. Cu toate acestea, pentru un observator din exterior la sol, traiectoria mingii arată ca o parabolă. Acest lucru se datorează faptului că mingea se mișcă față de sol în timpul zborului nu numai vertical, ci și orizontal prin inerție în direcția camionului. Pentru o persoană aflată în spatele unui camion, nu contează dacă acesta din urmă se deplasează de-a lungul drumului sau lumea din jur se mișcă cu o viteză constantă în direcția opusă, iar camionul stă nemișcat. Astfel, starea de repaus și mișcarea rectilinie uniformă nu se pot distinge fizic unele de altele.

A doua lege a lui Newton

Prin definiția impulsului:

unde este masa, este viteza.

Dacă masa unui punct material rămâne neschimbată, atunci derivata în timp a masei este zero, iar ecuația devine:

a treia lege a lui Newton

Pentru oricare două corpuri (să le numim corp 1 și corp 2), a treia lege a lui Newton afirmă că forța acțiunii corpului 1 asupra corpului 2 este însoțită de apariția unei forțe egale în valoare absolută, dar opusă ca direcție, care acționează. pe corpul 1 din corpul 2. Matematic legea se scrie astfel:

Această lege înseamnă că forțele apar întotdeauna în perechi acțiune-reacție. Dacă corpul 1 și corpul 2 sunt în același sistem, atunci forța totală din sistem datorită interacțiunii acestor corpuri este zero:

Aceasta înseamnă că nu există forțe interne dezechilibrate într-un sistem închis. Acest lucru duce la faptul că centrul de masă al unui sistem închis (adică unul care nu este afectat de forțele externe) nu se poate mișca cu accelerație. Părți separate ale sistemului pot accelera, dar numai în așa fel încât sistemul în ansamblu să rămână într-o stare de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă. Cu toate acestea, dacă forțele externe acționează asupra sistemului, atunci centrul său de masă va începe să se miște cu o accelerație proporțională cu forța externă rezultată și invers proporțională cu masa sistemului.

Interacțiuni fundamentale

Toate forțele din natură se bazează pe patru tipuri de interacțiuni fundamentale. Viteza maximă de propagare a tuturor tipurilor de interacțiune este egală cu viteza luminii în vid. Forțele electromagnetice acționează între corpuri încărcate electric, forțele gravitaționale acționează între obiecte masive. Cei puternici și slabi apar doar la distanțe foarte mici și sunt responsabili pentru interacțiunea dintre particulele subatomice, inclusiv nucleonii care alcătuiesc nucleii atomici.

Intensitatea interacțiunilor puternice și slabe se măsoară în unități de energie(electron volți), nu unități de forță, și de aceea aplicarea termenului de „forță” asupra acestora se explică prin tradiția preluată din antichitate de a explica orice fenomene din lumea din jurul nostru prin acțiunea „forțelor” specifice fiecărui fenomen.

Conceptul de forță nu poate fi aplicat fenomenelor din lumea subatomică. Acesta este un concept din arsenalul fizicii clasice, asociat (chiar dacă doar subconștient) ideilor newtoniene despre forțele care acționează la distanță. În fizica subatomică, nu mai există astfel de forțe: ele sunt înlocuite de interacțiuni între particule care apar prin câmpuri, adică alte particule. Prin urmare, fizicienii de înaltă energie evită să folosească cuvântul putere, înlocuindu-l cu cuvântul interacţiune.

Fiecare tip de interacțiune se datorează schimbului de purtători corespunzători de interacțiune: gravitațional - schimbul de gravitoni (existența nu a fost confirmată experimental), electromagnetic - fotoni virtuali, slab - bosoni vectoriali, puternici - gluoni (și la distanțe mari - mezoni). În prezent, interacțiunile electromagnetice și slabe sunt îmbinate în interacțiunea electroslabă mai fundamentală. Se încearcă combinarea tuturor celor patru interacțiuni fundamentale într-una singură (așa-numita teorie mare unificată).

Întreaga varietate de forțe care se manifestă în natură poate fi, în principiu, redusă la aceste patru interacțiuni fundamentale. De exemplu, frecarea este o manifestare a forțelor electromagnetice care acționează între atomii a două suprafețe în contact și principiul excluderii Pauli, care împiedică atomii să pătrundă unul în zona celuilalt. Forța care apare atunci când un arc se deformează, descrisă de legea lui Hooke, este, de asemenea, rezultatul forțelor electromagnetice dintre particule și principiul de excludere Pauli, forțând atomii rețelei cristaline a unei substanțe să fie menținuți în apropierea unei poziții de echilibru. .

Cu toate acestea, în practică, se dovedește nu numai inutilă, ci și pur și simplu imposibilă în funcție de condițiile problemei, o examinare atât de detaliată a problemei acțiunii forțelor.

gravitatie

Gravitatie ( gravitatie) - interacțiune universală între orice fel de materie. În cadrul mecanicii clasice, este descrisă de legea gravitației universale, formulată de Isaac Newton în lucrarea sa „Principiile matematice ale filosofiei naturale”. Newton a obținut mărimea accelerației cu care se mișcă Luna în jurul Pământului, presupunând în calcul că forța gravitațională scade invers cu pătratul distanței față de corpul gravitațional. În plus, a mai constatat că accelerația datorată atracției unui corp de către altul este proporțională cu produsul maselor acestor corpuri. Pe baza acestor două concluzii, s-a formulat legea gravitației: orice particule materiale sunt atrase una de cealaltă cu o forță care este direct proporțională cu produsul maselor ( și ) și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele:

Iată constanta gravitațională, a cărei valoare a fost obținută pentru prima dată în experimentele sale de Henry Cavendish. Folosind această lege, se pot obține formule pentru calcularea forței gravitaționale a corpurilor de formă arbitrară. Teoria gravitației lui Newton descrie bine mișcarea planetelor sistemului solar și a multor alte corpuri cerești. Cu toate acestea, se bazează pe conceptul de acțiune pe distanță lungă, care contrazice teoria relativității. Prin urmare, teoria clasică a gravitației nu este aplicabilă pentru a descrie mișcarea corpurilor care se mișcă cu o viteză apropiată de viteza luminii, câmpurile gravitaționale ale obiectelor extrem de masive (de exemplu, găurile negre), precum și câmpurile gravitaționale variabile create de corpuri în mișcare la distanțe mari de ele.

Interacțiune electromagnetică

Câmp electrostatic (câmp al sarcinilor staționare)

Dezvoltarea fizicii după Newton a adăugat celor trei cantități principale (lungime, masă, timp) o sarcină electrică cu dimensiunea C. Cu toate acestea, pe baza cerințelor practicii bazate pe comoditatea măsurării, un curent electric cu dimensiunea I a fost folosit adesea în loc de încărcare și eu = CT − 1 . Unitatea de sarcină este coulombul, iar unitatea de curent este amperul.

Întrucât sarcina, ca atare, nu există independent de corpul care o poartă, interacțiunea electrică a corpurilor se manifestă sub forma aceleiași forțe considerate în mecanică, care determină accelerația. După cum se aplică interacțiunii electrostatice a două „sarcini punctiforme” în vid, se utilizează legea lui Coulomb:

unde este distanța dintre sarcini și ε 0 ≈ 8,854187817 10 −12 F/m. Într-o substanță omogenă (izotropă) din acest sistem, forța de interacțiune scade cu un factor de ε, unde ε este constanta dielectrică a mediului.

Direcția forței coincide cu linia care leagă sarcinile punctuale. Grafic, un câmp electrostatic este de obicei descris ca o imagine a liniilor de forță, care sunt traiectorii imaginare de-a lungul cărora s-ar mișca o particulă încărcată, lipsită de masă. Aceste linii încep pe una și se termină pe celelalte taxe.

Câmp electromagnetic (câmp DC)

Existența unui câmp magnetic a fost recunoscută încă din Evul Mediu de către chinezi, care au folosit „piatra iubitoare” – un magnet, ca prototip de busolă magnetică. Grafic, câmpul magnetic este de obicei descris ca linii de forță închise, a căror densitate (ca în cazul unui câmp electrostatic) determină intensitatea acestuia. Din punct de vedere istoric, o modalitate vizuală de a vizualiza câmpul magnetic a fost pilitura de fier, turnată, de exemplu, pe o foaie de hârtie așezată pe un magnet.

Tipuri derivate de forțe

Forță elastică- forta rezultata din deformarea corpului si care se opune acestei deformari. In cazul deformatiilor elastice, este potential. Forța elastică are natură electromagnetică, fiind o manifestare macroscopică a interacțiunii intermoleculare. Forța elastică este îndreptată opus deplasării, perpendicular pe suprafață. Vectorul forță este opus direcției de deplasare a moleculelor.

Forța de frecare- forța care decurge din mișcarea relativă a corpurilor solide și opusă acestei mișcări. Se referă la forțele disipative. Forța de frecare are natură electromagnetică, fiind o manifestare macroscopică a interacțiunii intermoleculare. Vectorul forță de frecare este direcționat opus vectorului viteză.

Forță de rezistență medie- forta rezultata din miscarea unui corp solid intr-un mediu lichid sau gazos. Se referă la forțele disipative. Forța de rezistență are natură electromagnetică, fiind o manifestare macroscopică a interacțiunii intermoleculare. Vectorul forță de rezistență este direcționat opus vectorului viteză.

Forța de reacție normală de sprijin- forta elastica care actioneaza din partea de sprijin asupra corpului. Dirijată perpendicular pe suprafața suportului.

Forțele de tensiune superficială- forțele care apar pe suprafața secțiunii de fază. Are natură electromagnetică, fiind o manifestare macroscopică a interacțiunii intermoleculare. Forța de tensiune este direcționată tangențial la interfață; apare din cauza atracției necompensate a moleculelor situate la limita de fază de către moleculele care nu se află la limita de fază.

Presiune osmotica

Forțele Van der Waals- forte intermoleculare electromagnetice care decurg din polarizarea moleculelor si formarea dipolilor. Forțele Van der Waals scad rapid odată cu creșterea distanței.

forta de inertie este o forță fictivă introdusă în cadre de referință neinerțiale pentru a îndeplini în ele a doua lege a lui Newton. În special, în cadrul de referință asociat cu un corp uniform accelerat, forța de inerție este direcționată opus accelerației. Din forța de inerție totală, forța centrifugă și forța Coriolis pot fi distinse pentru comoditate.

Rezultat

La calcularea accelerației unui corp, toate forțele care acționează asupra acestuia sunt înlocuite cu o singură forță, numită rezultanta. Aceasta este suma geometrică a tuturor forțelor care acționează asupra corpului. Mai mult, acțiunea fiecărei forțe nu depinde de acțiunea celorlalți, adică fiecare forță conferă corpului o accelerație pe care ar da-o în absența acțiunii altor forțe. Această afirmație se numește principiul independenței acțiunii forțelor (principiul suprapunerii).

Vezi si

Surse

• Grigoriev V. I., Myakishev G. Ya. - „Forțele în natură”
• Landau, L. D., Lifshitz, E. M. Mecanica – editia a 5-a, stereotip. - M .: Fizmatlit, 2004. - 224 p. - („Fizica teoretică”, Volumul I). - .

Note

1. Glosar. Observatorul Pământului. NASA. - „Forța – orice factor extern care provoacă o modificare a mișcării unui corp liber sau apariția unor tensiuni interne într-un corp fix”.(Engleză)
2. Bronstein I. N. Semendyaev K. A. Manual de matematică. M .: Editura „Nauka” Colegiul editorial de literatură fizică și matematică de referință.1964.
3. Feynman, R. P., Leighton, R. B., Sands, M. Prelegeri despre fizică, Vol. 1 - Addison-Wesley, 1963.(Engleză)

> Puterea

Descriere forte in fizica: termen și definiție, legile forței, măsurarea unităților în Newton, a doua lege și formula lui Newton, diagrama impactului forței unui obiect.

Putere- orice actiune care duce la modificarea obiectului in miscare, directie sau structura geometrica.

Sarcina de invatare

• Creați o relație între masă și accelerație.

Puncte cheie

• Forța este un concept vectorial care are mărime și direcție. Acest lucru este valabil și pentru masă și accelerație.
• Pur și simplu, forța acționează ca o împingere sau tragere, care poate fi definită de diferite standarde.
• Dinamica este studiul forței care face ca obiectele sau sistemele să se miște și să se deformeze.
• Forțele externe sunt orice influențe externe care afectează corpul, în timp ce forțele interne acționează din interior.

Termeni

• Viteza vectorială este viteza de schimbare a poziției în timp și direcție.
• Forța este orice acțiune care face ca un obiect să se schimbe în mișcare, direcție sau structură geometrică.
• Un vector este o mărime direcționată caracterizată prin mărime și direcție (între două puncte).

Exemplu

Pentru a studia standardele de forță în fizică, cauze și rezultate, utilizați două benzi elastice. Agățați unul pe un cârlig în poziție verticală. Găsiți un obiect mic și atașați-l de capătul agățat. Măsurați întinderea rezultată cu diverse obiecte. Care este relația dintre numărul de obiecte suspendate și lungimea întinderii? Ce se va întâmpla cu greutatea lipită dacă mutați banda cu un creion?

Revizuirea forței

În fizică, o forță este orice fenomen care face ca un obiect să treacă prin schimbări în mișcare, direcție sau design geometric. Măsurată în Newtoni. O forță este ceva care face ca un obiect cu masă să își schimbe viteza sau să se deformeze. Forța este descrisă și în termeni intuitivi precum „împinge” sau „împinge”. Are magnitudine și direcție (vector).

Caracteristici

A doua lege a lui Newton spune că forța netă care acționează asupra unui obiect este egală cu viteza cu care se modifică impulsul său. De asemenea, accelerația unui obiect este direct proporțională cu forța care acționează asupra acestuia și este în direcția forței nete și invers proporțională cu masa.

Amintiți-vă că forța este o mărime vectorială. Un vector este o matrice unidimensională cu mărime și direcție. Are masa si acceleratia:

De asemenea, asociate cu forța sunt împingerea (mărește viteza unui obiect), decelerația (scade viteza) și cuplul (modifică viteza). Forțele care nu sunt aplicate uniform în toate părțile obiectului conduc, de asemenea, la solicitări mecanice (materie deformată). Dacă într-un obiect solid îl deformează treptat, atunci într-un lichid schimbă presiunea și volumul.

Dinamica

Este studiul forțelor care pun în mișcare obiectele și sistemele. Înțelegem forța ca o împingere sau o tragere certă. Au amploare și direcție. În figură, puteți vedea câteva exemple de utilizare a forței. Sus stânga - sistem cu role. Forța care trebuie aplicată cablului trebuie să fie egală și să depășească forța generată de masă, obiecte sau efectele gravitației. Sus din dreapta arată că orice obiect plasat pe suprafață îl va afecta. Mai jos este atracția magneților.

1. Legile dinamicii lui Newton

legile sau axiomele mișcării (așa cum le-a formulat însuși Newton în Principia Mathematica, 1687): „I. Fiecare corp continuă să fie ținut în starea sa de repaus, sau mișcare uniformă și rectilinie, până când și în măsura în care este obligat de forțele aplicate să schimbe această stare. II. Modificarea impulsului este proporțională cu forța motrice aplicată și are loc în direcția dreptei de-a lungul căreia acționează această forță. III. O acțiune are întotdeauna o reacție egală și opusă, altfel interacțiunile a două corpuri unul împotriva celuilalt sunt egale și direcționate în direcții opuse.

2. Ce este puterea?

Forța este caracterizată de mărime și direcție. Forța caracterizează acțiunea altor corpuri asupra unui corp dat. Rezultatul unei forțe care acționează asupra unui corp depinde nu numai de mărimea și direcția acestuia, ci și de punctul de aplicare al forței. Rezultanta este o singură forță, al cărei rezultat va fi același cu rezultatul acțiunii tuturor forțelor reale. Dacă forțele sunt codirecționale, rezultanta este egală cu suma lor și direcționată în aceeași direcție. Dacă forțele sunt direcționate în direcții opuse, atunci rezultanta este egală cu diferența lor și este îndreptată către forța mai mare.

Gravitația și greutatea corporală

Gravitația este forța cu care un corp este atras de Pământ datorită gravitației universale. Toate corpurile din Univers sunt atrase unele de altele și, cu cât masa lor este mai mare și cu cât sunt situate mai aproape, cu atât atracția este mai puternică.

Pentru a calcula forța gravitațională, masa corpului trebuie înmulțită cu un factor, notat cu litera g, aproximativ egal cu 9,8 N / kg. Astfel, gravitația este calculată prin formula

Greutatea corpului este forța cu care corpul apasă pe suport sau întinde suspensia datorită atracției către Pământ. Dacă corpul nu are nici sprijin, nici suspensie, atunci nici corpul nu are greutate - este într-o stare de imponderabilitate.

Forță elastică

Forța elastică este forța care apare în interiorul corpului ca urmare a deformării și previne schimbarea formei. În funcție de modul în care se modifică forma corpului, se disting mai multe tipuri de deformare, în special, tensiune și compresiune, încovoiere, forfecare și forfecare, torsiune.

Cu cât se schimbă mai mult forma corpului, cu atât este mai mare forța elastică care apare în el.

Dinamometru - un dispozitiv pentru măsurarea forței: forța măsurată este comparată cu forța elastică care apare în arcul dinamometrului.

Forța de frecare

Forța de frecare statică este forța care împiedică mișcarea corpului.

Motivul apariției frecării este că orice suprafață are nereguli care se angajează una cu cealaltă. Dacă suprafețele sunt lustruite, atunci frecarea este cauzată de forțele interacțiunii moleculare. Când un corp se mișcă pe o suprafață orizontală, forța de frecare este direcționată împotriva mișcării și este direct proporțională cu forța gravitației:

Forța de frecare de alunecare este forța de rezistență atunci când un corp alunecă pe suprafața altuia. Forța de frecare de rulare este forța de rezistență atunci când un corp se rostogolește peste suprafața altuia; este mult mai mică decât forța de frecare de alunecare.

Dacă frecarea este utilă, aceasta este crescută; dacă este dăunător - reduceți.

3. LEGILE CONSERVĂRII

LEGILE CONSERVĂRII, legi fizice, conform cărora o anumită proprietate a unui sistem închis rămâne neschimbată cu orice modificare a sistemului. Cele mai importante sunt legile conservării materiei și energiei. Legea conservării materiei spune că materia nu este nici creată, nici distrusă; în timpul transformărilor chimice, masa totală rămâne neschimbată. Cantitatea totală de energie din sistem rămâne, de asemenea, neschimbată; energia se transformă doar dintr-o formă în alta. Ambele legi sunt doar aproximativ adevărate. Masa și energia pot fi convertite una în alta conform ecuației E = ts 2. Doar cantitatea totală de masă și energia ei echivalentă rămân neschimbate. O altă lege de conservare se referă la sarcina electrică: nu poate fi creată și nici nu poate fi distrusă. Așa cum este aplicată proceselor nucleare, legea conservării este exprimată în faptul că sarcina totală, spin și alte NUMERE CANTICE ale particulelor care interacționează trebuie să rămână aceleași pentru particulele rezultate din interacțiune. În interacțiuni puternice, toate numerele cuantice sunt conservate. Cu interacțiuni slabe, unele dintre cerințele acestei legi sunt încălcate, mai ales în ceea ce privește PARITATEA.

Legea conservării energiei poate fi explicată folosind exemplul unei mingi de 1 kg care cade de la o înălțime de 100 m. Energia totală inițială a mingii este energia sa potențială. Când aceasta scade, energia potențială scade treptat și energia cinetică crește, dar cantitatea totală de energie rămâne neschimbată.Astfel, are loc o conservare a energiei. A - energia cinetică crește de la 0 la maxim B - energia potențială scade de la maxim la zero; C - cantitatea totală de energie, care este egală cu suma cinetică și potenică Legea conservării materiei spune că în cursul reacțiilor chimice, materia nu se creează și nu dispare. Acest fenomen poate fi demonstrat folosind experimentul clasic în care se cântărește o lumânare care arde sub un borcan de sticlă (A). La sfârșitul experimentului, greutatea capacului și conținutul acestuia rămâne aceeași ca la început, deși lumânarea, a cărei substanță constă în principal din carbon și hidrogen, a „dispărut” deoarece au fost produse de reacție volatile (apă și dioxid de carbon). eliberat din ea. Abia după ce oamenii de știință au recunoscut principiul conservării materiei la sfârșitul secolului al XVIII-lea a devenit posibilă o abordare cantitativă a chimiei.

munca mecanica apare atunci când un corp se mișcă sub acțiunea unei forțe aplicate acestuia.

Lucrul mecanic este direct proporțional cu distanța parcursă și proporțional cu forța:

Putere

Viteza de lucru în tehnologie este caracterizată de putere.

Puterea este egală cu raportul dintre muncă și timpul pentru care a fost efectuată:

Energie este o mărime fizică care arată cât de multă muncă poate face un corp. Energia se măsoară în jouli.

Când se lucrează, se măsoară energia corpurilor. Munca efectuată este egală cu schimbarea energiei.

Energie potențială este determinată de poziția reciprocă a corpurilor sau părților aceluiași corp care interacționează.

E p \u003d F h \u003d gmh.

Unde g \u003d 9,8 N / kg, m - greutatea corporală (kg), h - înălțimea (m).

Energie kinetică posedă corpul ca urmare a mișcării sale. Cu cât este mai mare masa corpului și viteza, cu atât este mai mare energia cinetică a acestuia.

5. legea de bază a dinamicii mișcării de rotație

Moment de putere

1. Momentul forței în jurul axei de rotație, (1.1) unde este proiecția forței pe un plan perpendicular pe axa de rotație, este brațul forței (cea mai scurtă distanță de la axa de rotație la linie). de acţiune a forţei).

2. Momentul de forță relativ la punctul fix O (originea). (1.2) Se determină prin produsul vectorial al razei-vector tras de la punctul O până la punctul de aplicare al forței, prin această forță; este un pseudovector, direcția acestuia coincide cu direcția mișcării de translație a dreptei. șurub în timpul rotației sale otk („regula gimlet”). Modulul momentului de forță, (1.3) unde este unghiul dintre vectori și, este umărul forței, distanța cea mai scurtă dintre linia de acțiune a forței și punctul de aplicare al forței.

impuls unghiular

1. Momentul unghiular al unui corp care se rotește în jurul axei , (1.4) unde este momentul de inerție al corpului, este viteza unghiulară. Momentul unghiular al sistemului de corpuri este suma vectorială a momentului unghiular al tuturor corpurilor sistemului: . (1.5)

2. Momentul unghiular al unui punct material cu impuls relativ la punctul fix O (originea). (1.6) Este determinată de produsul vectorial al razei-vector trasat din punctul O până la punctul material și vectorul impuls; este un pseudo-vector, direcția acestuia coincide cu direcția mișcării de translație a șurubului drept în timpul rotația sa otk („regula gimlet”). Modulul vectorului moment unghiular, (1.7)

Moment de inerție față de axa de rotație

1. Momentul de inerție al unui punct material , (1.8) unde este masa punctului, este distanța acestuia față de axa de rotație.

2. Momentul de inerție al unui corp rigid discret, (1.9) unde este elementul de masă al corpului rigid, este distanța acestui element față de axa de rotație, este numărul de elemente ale corpului.

3. Momentul de inerție în cazul distribuției continue a masei (corp solid solid). (1.10) Dacă corpul este omogen, i.e. densitatea sa este aceeași pe tot volumul, atunci se folosește expresia (1.11), unde și este volumul corpului.

1. Forță- vector cantitate fizica, care este o măsură a intensității impactului asupra unui anumit corp alte organisme și câmpuri . Atașat de masiv forța corpului este cauza schimbării sale viteză sau apariția în ea deformatii si tensiuni.

Forța ca mărime vectorială este caracterizată modul, direcţieși „punctul” aplicației putere. Prin ultimul parametru, conceptul de forță ca vector în fizică diferă de conceptul de vector din algebra vectorială, unde vectorii egali în valoare absolută și direcție, indiferent de punctul de aplicare, sunt considerați același vector. În fizică, acești vectori sunt numiți vectori liberi. În mecanică, conceptul de vectori conectați este extrem de comun, al căror început este fixat într-un anumit punct din spațiu sau poate fi pe o linie care continuă direcția vectorului (vectori de alunecare).

Se folosește și conceptul linie de forţă, indicând dreapta care trece prin punctul de aplicare al forței, de-a lungul căruia este direcționată forța.

A doua lege a lui Newton afirmă că în sistemele de referință inerțiale, accelerația unui punct de material în direcție coincide cu rezultanta tuturor forțelor aplicate corpului, iar în valoare absolută este direct proporțională cu modulul forței și invers proporțională cu masa materialului. punct. Sau, în mod echivalent, viteza de schimbare a impulsului unui punct material este egală cu forța aplicată.

Atunci când o forță este aplicată unui corp de dimensiuni finite, în acesta apar tensiuni mecanice, însoțite de deformații.

Din punctul de vedere al Modelului Standard al fizicii particulelor elementare, interacțiunile fundamentale (gravitaționale, slabe, electromagnetice, puternice) se realizează prin schimbul așa-numiților bosoni gauge. Experimente de fizică de înaltă energie efectuate în anii 70-80. Secolului 20 a confirmat presupunerea că interacțiunile slabe și electromagnetice sunt manifestări ale unei interacțiuni electroslăbite mai fundamentale.

Dimensiunea forței este LMT −2, unitatea de măsură în Sistemul Internațional de Unități (SI) este newtonul (N, N), în sistemul CGS este dina.

2. Prima lege a lui Newton.

Prima lege a lui Newton afirmă că există cadre de referință în care corpurile mențin o stare de repaus sau o mișcare rectilinie uniformă în absența unor acțiuni asupra lor de la alte corpuri sau cu compensarea reciprocă a acestor influențe. Astfel de cadre de referință se numesc inerțiale. Newton a sugerat că fiecare obiect masiv are o anumită cantitate de inerție, care caracterizează „starea naturală” a mișcării acestui obiect. Această idee neagă punctul de vedere al lui Aristotel, care considera odihna ca fiind „starea naturală” a unui obiect. Prima lege a lui Newton contrazice fizica aristotelică, una dintre prevederile căreia este afirmația că un corp se poate mișca cu o viteză constantă numai sub acțiunea unei forțe. Faptul că în mecanica newtoniană în cadrele inerțiale de referință repaus nu se poate distinge fizic de mișcarea rectilinie uniformă este justificarea principiului relativității lui Galileo. Dintre totalitatea corpurilor, este fundamental imposibil să se determine care dintre ele este „în mișcare” și care sunt „în repaus”. Este posibil să vorbim despre mișcare numai în raport cu orice cadru de referință. Legile mecanicii sunt valabile în toate cadrele de referință inerțiale, cu alte cuvinte, toate sunt echivalente mecanic. Acesta din urmă decurge din așa-numitele transformări galileene.

3. A doua lege a lui Newton.

A doua lege a lui Newton în formularea sa modernă sună astfel: într-un cadru de referință inerțial, rata de schimbare a impulsului unui punct material este egală cu suma vectorială a tuturor forțelor care acționează asupra acestui punct.

unde este impulsul punctului material, este forța totală care acționează asupra punctului material. A doua lege a lui Newton spune că acțiunea forțelor dezechilibrate duce la o modificare a impulsului unui punct material.

Prin definiția impulsului:

unde este masa, este viteza.

În mecanica clasică, la viteze de mișcare mult mai mici decât viteza luminii, masa unui punct material este considerată neschimbată, ceea ce îi permite să fie scos din semnul diferenţialului în următoarele condiţii:

Având în vedere definiția accelerației unui punct, a doua lege a lui Newton ia forma:

Se spune că este „a doua cea mai faimoasă formulă din fizică”, deși Newton însuși nu a scris niciodată în mod explicit a doua sa lege în această formă. Pentru prima dată această formă de drept poate fi găsită în lucrările lui K. Maclaurin și L. Euler.

Deoarece în orice cadru de referință inerțial accelerația corpului este aceeași și nu se modifică la trecerea de la un cadru la altul, atunci forța este invariabilă în raport cu o astfel de tranziție.

În toate fenomenele naturale putere, indiferent de originea sa, apare doar în sens mecanic, adică ca cauză a încălcării mișcării uniforme și rectilinie a corpului în sistemul de coordonate inerțiale. Afirmația opusă, adică stabilirea faptului unei astfel de mișcări, nu indică absența forțelor care acționează asupra corpului, ci doar că acțiunile acestor forțe sunt echilibrate reciproc. În caz contrar: suma lor vectorială este un vector cu modul egal cu zero. Aceasta este baza pentru măsurarea mărimii unei forțe atunci când aceasta este compensată de o forță a cărei mărime este cunoscută.

A doua lege a lui Newton vă permite să măsurați mărimea forței. De exemplu, cunoașterea masei unei planete și a accelerației sale centripete în timpul mișcării pe orbită ne permite să calculăm mărimea forței de atracție gravitațională care acționează asupra acestei planete de la Soare.

4. A treia lege a lui Newton.

Pentru oricare două corpuri (să le numim corp 1 și corp 2), a treia lege a lui Newton afirmă că forța acțiunii corpului 1 asupra corpului 2 este însoțită de apariția unei forțe egale în valoare absolută, dar opusă ca direcție, care acționează. pe corpul 1 din corpul 2. Matematic, legea se scrie Deci:

Această lege înseamnă că forțele apar întotdeauna în perechi acțiune-reacție. Dacă corpul 1 și corpul 2 sunt în același sistem, atunci forța totală din sistem datorită interacțiunii acestor corpuri este zero:

Aceasta înseamnă că nu există forțe interne dezechilibrate într-un sistem închis. Acest lucru duce la faptul că centrul de masă al unui sistem închis (adică unul care nu este afectat de forțele externe) nu se poate mișca cu accelerație. Părți separate ale sistemului pot accelera, dar numai în așa fel încât sistemul în ansamblu să rămână într-o stare de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă. Cu toate acestea, dacă forțele externe acționează asupra sistemului, atunci centrul său de masă va începe să se miște cu o accelerație proporțională cu forța externă rezultată și invers proporțională cu masa sistemului.

5. Gravitația.

Gravitatie ( gravitatie) - interacțiune universală între orice fel de materie. În cadrul mecanicii clasice, este descrisă de legea gravitației universale, formulată de Isaac Newton în lucrarea sa „Principiile matematice ale filosofiei naturale”. Newton a obținut mărimea accelerației cu care se mișcă Luna în jurul Pământului, presupunând în calcul că forța gravitațională scade invers cu pătratul distanței față de corpul gravitațional. În plus, a mai constatat că accelerația datorată atracției unui corp de către altul este proporțională cu produsul maselor acestor corpuri. Pe baza acestor două concluzii, s-a formulat legea gravitației: orice particule materiale sunt atrase una de cealaltă cu o forță care este direct proporțională cu produsul maselor ( și ) și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele:

Iată constanta gravitațională, a cărei valoare a fost obținută pentru prima dată de Henry Cavendish în experimentele sale. Folosind această lege, se pot obține formule pentru calcularea forței gravitaționale a corpurilor de formă arbitrară. Teoria gravitației lui Newton descrie bine mișcarea planetelor sistemului solar și a multor alte corpuri cerești. Cu toate acestea, se bazează pe conceptul de acțiune pe distanță lungă, care contrazice teoria relativității. Prin urmare, teoria clasică a gravitației nu este aplicabilă pentru a descrie mișcarea corpurilor care se mișcă cu o viteză apropiată de viteza luminii, câmpurile gravitaționale ale obiectelor extrem de masive (de exemplu, găurile negre), precum și câmpurile gravitaționale variabile create de corpuri în mișcare la distanțe mari de ele.

O teorie mai generală a gravitației este teoria generală a relativității a lui Albert Einstein. În ea, gravitația nu este caracterizată de o forță invariabilă care nu depinde de cadrul de referință. În schimb, mișcarea liberă a corpurilor într-un câmp gravitațional, percepută de observator ca mișcare de-a lungul traiectoriilor curbe în spațiu-timp tridimensional cu o viteză variabilă, este considerată ca mișcare prin inerție de-a lungul unei linii geodezice într-un spațiu curbat cu patru dimensiuni. -timp, în care timpul curge diferit în puncte diferite. . Mai mult, această linie este într-un fel „cea mai directă” - este de așa natură încât intervalul spațiu-timp (timp propriu) dintre cele două poziții spațiu-timp ale unui corp dat este maxim. Curbura spațiului depinde de masa corpurilor, precum și de toate tipurile de energie prezente în sistem.

6. Câmp electrostatic (câmp de sarcini fixe).

Dezvoltarea fizicii după ce Newton a adăugat celor trei cantități principale (lungime, masă, timp) o sarcină electrică cu dimensiunea C. Cu toate acestea, pe baza cerințelor practicii, au început să folosească nu o unitate de sarcină, ci o unitate de curentul electric ca unitate principală de măsură. Deci, în sistemul SI, unitatea de bază este amperul, iar unitatea de sarcină este pandantivul, o derivată a acestuia.

Întrucât sarcina, ca atare, nu există independent de corpul care o poartă, interacțiunea electrică a corpurilor se manifestă sub forma aceleiași forțe considerate în mecanică, care determină accelerația. Așa cum se aplică interacțiunii electrostatice a două sarcini punctiforme cu valori și situate în vid, se utilizează legea lui Coulomb. În forma corespunzătoare sistemului SI, are forma:

unde este forța cu care sarcina 1 acționează asupra sarcinii 2; Când sarcinile sunt plasate într-un mediu omogen și izotrop, forța de interacțiune scade cu un factor de ε, unde ε este permisivitatea mediului.

Forța este direcționată de-a lungul liniei care leagă sarcinile punctuale. Grafic, un câmp electrostatic este de obicei descris ca o imagine a liniilor de forță, care sunt traiectorii imaginare de-a lungul cărora s-ar mișca o particulă încărcată fără masă. Aceste linii încep pe una și se termină cu o altă taxă.

7. Câmp electromagnetic (câmp de curent continuu).

Existența unui câmp magnetic a fost recunoscută încă din Evul Mediu de către chinezi, care au folosit „piatra iubitoare” – un magnet, ca prototip de busolă magnetică. Grafic, câmpul magnetic este de obicei descris ca linii de forță închise, a căror densitate (ca în cazul unui câmp electrostatic) determină intensitatea acestuia. Din punct de vedere istoric, o modalitate vizuală de a vizualiza câmpul magnetic a fost pilitura de fier, turnată, de exemplu, pe o foaie de hârtie așezată pe un magnet.

Oersted a descoperit că curentul care trece prin conductor provoacă deviația acului magnetic.

Faraday a ajuns la concluzia că se creează un câmp magnetic în jurul unui conductor care poartă curent.

Ampere a prezentat o ipoteză, recunoscută în fizică, ca model al procesului de apariție a unui câmp magnetic, care constă în existența unor curenți microscopici închisi în materiale, care împreună asigură efectul de magnetism natural sau indus.

Ampere a constatat că într-un cadru de referință în vid, în raport cu care sarcina este în mișcare, adică se comportă ca un curent electric, apare un câmp magnetic, a cărui intensitate este determinată de vectorul de inducție magnetică situat într-un plan. perpendicular pe direcția mișcării sarcinii.

Unitatea de inducție magnetică este tesla: 1 T = 1 T kg s −2 A −2
Problema a fost rezolvată cantitativ de Ampere, care a măsurat forța de interacțiune a doi conductori paraleli cu curenții care curg prin ei. Unul dintre conductori a creat un câmp magnetic în jurul său, al doilea a reacționat la acest câmp apropiindu-se sau îndepărtându-se cu o forță măsurabilă, știind care și magnitudinea intensității curentului, a fost posibil să se determine modulul vectorului de inducție magnetică.

Interacțiunea forțelor dintre sarcinile electrice care nu sunt în mișcare una față de alta este descrisă de legea lui Coulomb. Cu toate acestea, sarcinile care sunt în mișcare una față de alta creează câmpuri magnetice, prin care curenții creați de mișcarea sarcinilor intră în general într-o stare de interacțiune a forței.

Diferența fundamentală dintre forța care decurge din mișcarea relativă a sarcinilor și cazul plasării lor staționare este diferența de geometrie a acestor forțe. În cazul electrostaticei, forțele de interacțiune a două sarcini sunt direcționate de-a lungul liniei care le leagă. Prin urmare, geometria problemei este bidimensională și luarea în considerare se efectuează în planul care trece prin această dreaptă.

În cazul curenților, forța care caracterizează câmpul magnetic creat de curent este situată într-un plan perpendicular pe curent. Prin urmare, imaginea fenomenului devine tridimensională. Câmpul magnetic creat de elementul primului curent, infinit de mic ca lungime, interacționând cu același element al celui de-al doilea curent, în cazul general, creează o forță care acționează asupra acestuia. Mai mult, pentru ambii curenți, această imagine este complet simetrică în sensul că numerotarea curenților este arbitrară.

Legea interacțiunii curenților este utilizată pentru standardizarea curentului electric continuu.

8. Interacțiune puternică.

Interacțiunea puternică este interacțiunea fundamentală pe distanță scurtă între hadroni și quarci. În nucleul atomic, forța puternică ține împreună protoni încărcați pozitiv (care experimentează repulsie electrostatică), acest lucru se întâmplă prin schimbul de pi-mezoni între nucleoni (protoni și neutroni). Mezonii Pi trăiesc foarte puțin, durata lor de viață este suficientă doar pentru a furniza forțe nucleare în raza nucleului, prin urmare forțele nucleare sunt numite cu rază scurtă. O creștere a numărului de neutroni „diluează” nucleul, reducând forțele electrostatice și crescând cele nucleare, dar cu un număr mare de neutroni, fiind fermioni, ei înșiși încep să experimenteze repulsie datorită principiului Pauli. De asemenea, atunci când nucleonii sunt prea apropiați unul de celălalt, începe schimbul de bosoni W, provocând repulsie, datorită căreia nucleii atomici nu se „colapsează”.

În interiorul hadronilor înșiși, forța puternică ține împreună cuarcii care alcătuiesc hadronii. Quantele câmpului puternic sunt gluoni. Fiecare quarc are una dintre cele trei încărcături „culoare”, fiecare gluon constă dintr-o pereche de „culoare” – „anticolor”. Gluonii leagă quarcii în așa-numitele. „confinement”, din cauza căreia quarci liberi nu au fost observați în experiment în acest moment. Când quarcii se depărtează unul de celălalt, energia legăturilor gluonilor crește și nu scade ca în cazul interacțiunii nucleare. După ce a cheltuit multă energie (prin ciocnirea hadronilor în accelerator), se poate rupe legătura quarc-gluon, dar în acest caz, un jet de hadroni noi este ejectat. Cu toate acestea, quarcii liberi pot exista în spațiu: dacă un quarc a reușit să evite izolarea în timpul Big Bang-ului, atunci probabilitatea de a se anihila cu antiquarcul corespunzător sau de a se transforma într-un hadron incolor pentru un astfel de quarc este extrem de mică.

9. Interacțiune slabă.

Interacțiunea slabă este interacțiunea fundamentală pe distanță scurtă. Interval 10 −18 m. Simetric în raport cu combinația dintre inversarea spațială și conjugarea sarcinii. Interacțiunea slabă implică toate elementele fundamentalefermioni (leptoniși quarcuri). Aceasta este singura interacțiune care implicăneutrini(ca să nu mai vorbim despre gravitatie, neglijabil în condiții de laborator), ceea ce explică puterea colosală de penetrare a acestor particule. Interacțiunea slabă permite leptoni, quarci și lorantiparticule schimb valutar energie, greutate, incarcare electricași numere cuantice- adică să se transforme unul în altul. Una dintre manifestăridezintegrare beta.

Este necesar să se cunoască punctul de aplicare și direcția fiecărei forțe. Este important să poți determina exact ce forțe acționează asupra corpului și în ce direcție. Forța se notează ca , măsurată în Newtoni. Pentru a face distincția între forțe, acestea sunt desemnate după cum urmează

Mai jos sunt principalele forțe care acționează în natură. Este imposibil să inventezi forțe inexistente atunci când rezolvi probleme!

Există multe forțe în natură. Aici luăm în considerare forțele care sunt luate în considerare la cursul de fizică școlară atunci când studiem dinamica. Sunt menționate și alte forțe, care vor fi discutate în alte secțiuni.

Gravitatie

Fiecare corp de pe planetă este afectat de gravitația Pământului. Forța cu care Pământul atrage fiecare corp este determinată de formula

Punctul de aplicare este în centrul de greutate al corpului. Gravitatie mereu îndreptată vertical în jos.

Forța de frecare

Să ne familiarizăm cu forța de frecare. Această forță apare atunci când corpurile se mișcă și două suprafețe intră în contact. Forța apare ca urmare a faptului că suprafețele, atunci când sunt privite la microscop, nu sunt netede așa cum par. Forța de frecare este determinată de formula:

Se aplică o forță în punctul de contact dintre două suprafețe. Dirijată în direcția opusă mișcării.

Susține forța de reacție

Imaginează-ți un obiect foarte greu întins pe o masă. Masa se îndoaie sub greutatea obiectului. Dar conform celei de-a treia legi a lui Newton, masa acţionează asupra obiectului cu exact aceeaşi forţă ca şi obiectul de pe masă. Forța este îndreptată opus forței cu care obiectul apasă pe masă. Asta e până. Această forță se numește reacție de sprijin. Numele forței „vorbește” reacționează sprijinul. Această forță apare ori de câte ori există un impact asupra suportului. Natura apariției sale la nivel molecular. Obiectul, așa cum spune, a deformat poziția și conexiunile obișnuite ale moleculelor (în interiorul tabelului), acestea, la rândul lor, tind să revină la starea lor inițială, „rezist”.

Absolut orice corp, chiar si unul foarte usor (de exemplu, un creion intins pe o masa), deformeaza suportul la nivel micro. Prin urmare, apare o reacție de sprijin.

Nu există o formulă specială pentru a găsi această forță. Ei o desemnează cu litera, dar această forță este doar un tip separat de forță elastică, deci poate fi de asemenea notat ca

Forța se aplică în punctul de contact al obiectului cu suportul. Dirijate perpendicular pe suport.

Deoarece corpul este reprezentat ca un punct material, forța poate fi descrisă din centru

Forță elastică

Această forță apare ca urmare a deformării (modificări ale stării inițiale a materiei). De exemplu, atunci când întindem un arc, creștem distanța dintre moleculele materialului arcului. Când comprimăm arcul, îl micșorăm. Când răsucim sau ne deplasăm. În toate aceste exemple, apare o forță care previne deformarea - forța elastică.

legea lui Hooke

Forța elastică este îndreptată opus deformației.

Deoarece corpul este reprezentat ca un punct material, forța poate fi descrisă din centru

Când sunt conectate în serie, de exemplu, arcuri, rigiditatea este calculată prin formula

Când sunt conectate în paralel, rigiditatea

Rigiditatea probei. Modulul Young.

Modulul lui Young caracterizează proprietățile elastice ale unei substanțe. Aceasta este o valoare constantă care depinde numai de material, de starea sa fizică. Caracterizează capacitatea unui material de a rezista la deformare la tracțiune sau compresiune. Valoarea modulului lui Young este tabelară.

Aflați mai multe despre proprietățile solidelor.

Greutate corporala

Greutatea corporală este forța cu care un obiect acționează asupra unui suport. Spui că e gravitație! Confuzia apare în următoarele: într-adevăr, adesea greutatea corpului este egală cu forța gravitației, dar aceste forțe sunt complet diferite. Gravitația este forța care rezultă din interacțiunea cu Pământul. Greutatea este rezultatul interacțiunii cu suportul. Forța de greutate se aplică la centrul de greutate al obiectului, în timp ce greutatea este forța care se aplică suportului (nu obiectului)!

Nu există o formulă pentru determinarea greutății. Această forță este indicată de litera .

Forța de reacție a suportului sau forța elastică apare ca răspuns la impactul unui obiect asupra unei suspensii sau suport, prin urmare greutatea corpului este întotdeauna aceeași numeric cu forța elastică, dar are direcția opusă.

Forța de reacție a suportului și greutatea sunt forțe de aceeași natură, conform legii a 3-a a lui Newton sunt egale și direcționate opus. Greutatea este o forță care acționează asupra unui suport, nu asupra unui corp. Forța gravitației acționează asupra corpului.

Greutatea corporală poate să nu fie egală cu gravitația. Poate fi mai mult sau mai puțin, sau poate fi astfel încât greutatea să fie zero. Această stare se numește imponderabilitate. Imponderabilitate este o stare în care un obiect nu interacționează cu un suport, de exemplu, o stare de zbor: există gravitație, dar greutatea este zero!

Este posibil să determinați direcția de accelerație dacă determinați unde este direcționată forța rezultantă

Rețineți că greutatea este o forță, măsurată în Newtoni. Cum să răspunzi corect la întrebarea: „Cât cântărești”? Raspundem 50 kg, numind nu greutatea, ci masa noastra! În acest exemplu, greutatea noastră este egală cu gravitația, care este de aproximativ 500 N!

Supraîncărcare- raportul dintre greutate și gravitație

Puterea lui Arhimede

Forța apare ca urmare a interacțiunii unui corp cu un lichid (gaz), atunci când acesta este scufundat într-un lichid (sau gaz). Această forță împinge corpul afară din apă (gaz). Prin urmare, este îndreptat vertical în sus (împinge). Determinat prin formula:

În aer, neglijăm forța lui Arhimede.

Dacă forța lui Arhimede este egală cu forța gravitației, corpul plutește. Dacă forța lui Arhimede este mai mare, atunci se ridică la suprafața lichidului, dacă este mai mică, se scufundă.

forte electrice

Există forțe de origine electrică. Apare în prezența unei sarcini electrice. Aceste forțe, cum ar fi forța Coulomb, forța Ampère, forța Lorentz, sunt discutate în detaliu în secțiunea Electricitate.

Desemnarea schematică a forțelor care acționează asupra corpului

Adesea corpul este modelat de un punct material. Prin urmare, în diagrame, diferite puncte de aplicare sunt transferate într-un singur punct - spre centru, iar corpul este reprezentat schematic ca un cerc sau dreptunghi.

Pentru desemnarea corectă a forțelor este necesară enumerarea tuturor corpurilor cu care interacționează corpul studiat. Determinați ce se întâmplă ca rezultat al interacțiunii cu fiecare: frecare, deformare, atracție sau poate respingere. Determinați tipul de forță, indicați corect direcția. Atenţie! Numărul de forțe va coincide cu numărul de corpuri cu care are loc interacțiunea.

Principalul lucru de reținut

1) Forțele și natura lor;
2) Direcția forțelor;
3) Să fie capabil să identifice forțele care acționează

Distingeți frecarea externă (uscata) și cea internă (vâscoasă). Frecarea externă are loc între suprafețele solide în contact, frecarea internă are loc între straturi de lichid sau gaz în timpul mișcării lor relative. Există trei tipuri de frecare externă: frecare statică, frecare de alunecare și frecare de rulare.

Frecarea de rulare este determinată de formulă

Forța de rezistență apare atunci când un corp se mișcă într-un lichid sau gaz. Mărimea forței de rezistență depinde de mărimea și forma corpului, de viteza de mișcare a acestuia și de proprietățile lichidului sau gazului. La viteze mici, forța de rezistență este proporțională cu viteza corpului

La viteze mari este proporțională cu pătratul vitezei

Luați în considerare atracția reciprocă a unui obiect și a Pământului. Între ele, conform legii gravitației, apare o forță

Acum să comparăm legea gravitației și forța gravitației

Valoarea accelerației în cădere liberă depinde de masa Pământului și de raza acestuia! Astfel, se poate calcula cu ce accelerație vor cădea obiectele de pe Lună sau de pe orice altă planetă, folosind masa și raza acelei planete.

Distanța de la centrul Pământului la poli este mai mică decât până la ecuator. Prin urmare, accelerația căderii libere la ecuator este puțin mai mică decât la poli. În același timp, trebuie remarcat faptul că principalul motiv al dependenței accelerației căderii libere de latitudinea zonei este faptul că Pământul se rotește în jurul axei sale.

Când se îndepărtează de suprafața Pământului, forța gravitației și accelerația căderii libere se modifică invers cu pătratul distanței până la centrul Pământului.