Charakterizuje sa sila ako vektorová veličina modul , smer a „bod“ aplikácie silu. Posledným parametrom sa koncepcia sily ako vektora vo fyzike líši od koncepcie vektora vo vektorovej algebre, kde vektory rovnaké v absolútnej hodnote a smere, bez ohľadu na bod ich aplikácie, sa považujú za rovnaký vektor. Vo fyzike sa tieto vektory nazývajú voľné vektory.V mechanike je mimoriadne častý pojem viazaných vektorov, ktorých začiatok je pevný v určitom bode v priestore alebo môže byť na priamke, ktorá pokračuje v smere vektora (posuvné vektory ). .
Používa sa aj koncept siločiara, označujúca priamku prechádzajúcu bodom pôsobenia sily, pozdĺž ktorej sila smeruje.
Rozmer sily je LMT −2, mernou jednotkou v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) je newton (N, N), v sústave ČGS - dyne.
História konceptu
Pojem sily používali vedci staroveku vo svojich prácach o statike a pohybe. Zaoberal sa štúdiom síl v procese navrhovania jednoduchých mechanizmov v III. pred Kr e. Archimedes. Aristotelove mocenské predstavy spojené so zásadnými nezrovnalosťami pretrvali niekoľko storočí. Tieto nezrovnalosti boli odstránené v 17. storočí. Isaac Newton pomocou matematických metód na opis sily. Newtonovská mechanika zostala všeobecne akceptovaná takmer tristo rokov. Na začiatku XX storočia. Albert Einstein v teórii relativity ukázal, že newtonovská mechanika je správna len pri relatívne nízkych rýchlostiach a hmotnostiach telies v systéme, čím objasnil základné ustanovenia kinematiky a dynamiky a opísal niektoré nové vlastnosti časopriestoru.
Newtonovská mechanika
Isaac Newton sa rozhodol opísať pohyb objektov pomocou konceptov zotrvačnosti a sily. Keď to urobil, zistil, že každý mechanický pohyb podlieha všeobecným zákonom zachovania. Pán Newton publikoval svoju slávnu prácu "", v ktorej načrtol tri základné zákony klasickej mechaniky (slávne Newtonove zákony).
Newtonov prvý zákon
Napríklad zákony mechaniky sú úplne rovnaké v zadnej časti nákladného auta, keď ide po rovnom úseku cesty konštantnou rýchlosťou a keď stojí. Človek si môže hodiť loptu kolmo nahor a po určitom čase ju chytiť na tom istom mieste, bez ohľadu na to, či sa vozík pohybuje rovnomerne a priamočiaro alebo v pokoji. Pre neho letí lopta v priamom smere. Pre vonkajšieho pozorovateľa na zemi však dráha lopty vyzerá ako parabola. Je to spôsobené tým, že loptička sa počas letu pohybuje vzhľadom na zem nielen vertikálne, ale aj horizontálne zotrvačnosťou v smere kamióna. Pre človeka na korbe nákladného auta je jedno, či ide po ceste, alebo sa okolitý svet pohybuje konštantnou rýchlosťou v protismere a kamión stojí. Stav pokoja a rovnomerný priamočiary pohyb sú teda navzájom fyzicky nerozoznateľné.
Druhý Newtonov zákon
Podľa definície hybnosti:
kde je hmotnosť, je rýchlosť.
Ak hmotnosť hmotného bodu zostane nezmenená, potom je časová derivácia hmotnosti nulová a rovnica bude:
Tretí Newtonov zákon
Pre ľubovoľné dve telesá (nazvime ich teleso 1 a teleso 2) platí tretí Newtonov zákon, že sila pôsobenia telesa 1 na teleso 2 je sprevádzaná objavením sa sily rovnakej absolútnej hodnoty, ale opačného smeru, ktorá pôsobí na telese 1 z telesa 2. Matematicky je zakon napisany takto:
Tento zákon znamená, že sily vznikajú vždy v pároch akcia-reakcia. Ak sú teleso 1 a teleso 2 v rovnakom systéme, potom je celková sila v systéme v dôsledku interakcie týchto telies nulová:
To znamená, že v uzavretom systéme neexistujú nevyvážené vnútorné sily. To vedie k tomu, že ťažisko uzavretého systému (teda takého, ktorý nie je ovplyvnené vonkajšími silami) sa nemôže pohybovať so zrýchlením. Jednotlivé časti systému môžu zrýchľovať, ale len tak, že systém ako celok zostane v stave pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu. Ak však na systém pôsobia vonkajšie sily, potom sa jeho ťažisko začne pohybovať so zrýchlením úmerným výslednej vonkajšej sile a nepriamo úmerným hmotnosti systému.
Základné interakcie
Všetky sily v prírode sú založené na štyroch typoch základných interakcií. Maximálna rýchlosť šírenia všetkých typov interakcií sa rovná rýchlosti svetla vo vákuu. Elektromagnetické sily pôsobia medzi elektricky nabitými telesami, gravitačné sily pôsobia medzi masívnymi predmetmi. Silné a slabé sa objavujú len vo veľmi malých vzdialenostiach a sú zodpovedné za interakciu medzi subatomárnymi časticami, vrátane nukleónov, ktoré tvoria atómové jadrá.
Intenzita silných a slabých interakcií sa meria v jednotky energie(elektrónvolty), nie jednotky sily, a preto je použitie pojmu „sila“ na ne vysvetlené tradíciou prevzatou z antiky na vysvetlenie akýchkoľvek javov vo svete okolo nás pôsobením „síl“ špecifických pre každý jav.
Pojem sily nemožno aplikovať na javy subatomárneho sveta. Ide o pojem z arzenálu klasickej fyziky, spojený (aj keď len podvedome) s newtonovskými predstavami o silách pôsobiacich na diaľku. V subatomárnej fyzike už takéto sily neexistujú: sú nahradené interakciami medzi časticami, ktoré sa vyskytujú cez polia, teda niektorými inými časticami. Preto sa fyzici vysokých energií vyhýbajú používaniu tohto slova sila, pričom ho nahradíme slovom interakcia.
Každý typ interakcie je spôsobený výmenou zodpovedajúcich nosičov interakcie: gravitačná - výmena gravitónov (existencia nebola experimentálne potvrdená), elektromagnetická - virtuálne fotóny, slabé - vektorové bozóny, silné - gluóny (a na veľké vzdialenosti - mezóny). V súčasnosti sa elektromagnetické a slabé interakcie spájajú do zásadnejšej elektroslabej interakcie. Uskutočňujú sa pokusy spojiť všetky štyri základné interakcie do jednej (takzvaná veľká zjednotená teória).
Celú rozmanitosť síl prejavujúcich sa v prírode možno v zásade zredukovať na tieto štyri základné interakcie. Napríklad trenie je prejavom elektromagnetických síl pôsobiacich medzi atómami dvoch povrchov, ktoré sú v kontakte, a Pauliho vylučovací princíp, ktorý bráni prenikaniu atómov do vzájomnej oblasti. Sila, ktorá vzniká pri deformácii pružiny, opísaná Hookovým zákonom, je tiež výsledkom elektromagnetických síl medzi časticami a Pauliho vylučovacieho princípu, ktorý núti atómy kryštálovej mriežky látky držať v blízkosti rovnovážnej polohy. .
Takáto podrobná úvaha o pôsobení síl sa však v praxi ukazuje nielen ako neúčelná, ale podľa podmienok problému aj jednoducho nemožná.
gravitácia
Gravitácia ( gravitácia) - univerzálna interakcia medzi akýmkoľvek druhom hmoty. V rámci klasickej mechaniky ho popisuje zákon univerzálnej gravitácie, ktorý sformuloval Isaac Newton vo svojom diele „The Mathematical Principles of Natural Philosophy“. Newton získal veľkosť zrýchlenia, s ktorým sa Mesiac pohybuje okolo Zeme, pričom pri výpočte vychádzal z toho, že gravitačná sila klesá nepriamo úmerne so štvorcom vzdialenosti od gravitujúceho telesa. Okrem toho tiež zistil, že zrýchlenie spôsobené priťahovaním jedného telesa druhým je úmerné súčinu hmotností týchto telies. Na základe týchto dvoch záverov bol formulovaný gravitačný zákon: akékoľvek častice materiálu sú k sebe priťahované silou, ktorá je priamo úmerná súčinu hmotností ( a ) a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi:
Tu je gravitačná konštanta, ktorej hodnotu prvýkrát získal vo svojich experimentoch Henry Cavendish. Pomocou tohto zákona možno získať vzorce na výpočet gravitačnej sily telies ľubovoľného tvaru. Newtonova teória gravitácie dobre popisuje pohyb planét slnečnej sústavy a mnohých iných nebeských telies. Vychádza však z koncepcie pôsobenia na veľké vzdialenosti, čo je v rozpore s teóriou relativity. Klasická teória gravitácie preto nie je použiteľná na popis pohybu telies pohybujúcich sa rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, gravitačných polí extrémne hmotných objektov (napríklad čiernych dier), ako aj premenných gravitačných polí vytvorených napr. pohybujúcich sa telies na veľké vzdialenosti od nich.
Elektromagnetická interakcia
Elektrostatické pole (pole stacionárnych nábojov)
Rozvoj fyziky po Newtonovi pridal k trom hlavným (dĺžka, hmotnosť, čas) veličinám elektrický náboj s rozmerom C. Na základe požiadaviek praxe založených na pohodlnosti merania bol však elektrický prúd s rozmerom I. často používané namiesto nabíjania a ja = CT − 1 . Jednotkou náboja je coulomb a jednotkou prúdu je ampér.
Pretože náboj ako taký neexistuje nezávisle od telesa, ktoré ho nesie, elektrická interakcia telies sa prejavuje vo forme tej istej sily, ktorá je uvažovaná v mechanike, ktorá spôsobuje zrýchlenie. Pri elektrostatickej interakcii dvoch „bodových nábojov“ vo vákuu sa používa Coulombov zákon:
kde je vzdialenosť medzi nábojmi a ε 0 ≈ 8,854187817 10 −12 F/m. V homogénnej (izotropnej) látke v tomto systéme interakčná sila klesá faktorom ε, kde ε je dielektrická konštanta prostredia.
Smer sily sa zhoduje s čiarou spájajúcou bodové náboje. Graficky je elektrostatické pole zvyčajne znázornené ako obraz siločiar, čo sú imaginárne trajektórie, po ktorých by sa pohybovala nabitá častica bez hmotnosti. Tieto riadky začínajú na jednom a končia na druhom poplatku.
Elektromagnetické pole (jednosmerné pole)
Existenciu magnetického poľa rozpoznali už v stredoveku Číňania, ktorí používali „láskavý kameň“ – magnet, ako prototyp magnetického kompasu. Graficky je magnetické pole zvyčajne znázornené ako uzavreté siločiary, ktorých hustota (ako v prípade elektrostatického poľa) určuje jeho intenzitu. Historicky vizuálnym spôsobom vizualizácie magnetického poľa boli železné piliny, nasypané napríklad na hárok papiera umiestnený na magnete.
Odvodené druhy síl
Elastická sila- sila vznikajúca pri deformácii telesa a pôsobiaca proti tejto deformácii. V prípade elastických deformácií je to potenciál. Elastická sila má elektromagnetickú povahu a je makroskopickým prejavom medzimolekulovej interakcie. Elastická sila smeruje proti posunutiu, kolmo na povrch. Vektor sily je opačný ako smer pohybu molekúl.
Trecia sila- sila vznikajúca pri vzájomnom pohybe pevných telies a odporujúca tomuto pohybu. Vzťahuje sa na disipatívne sily. Trecia sila má elektromagnetickú povahu a je makroskopickým prejavom medzimolekulovej interakcie. Vektor trecej sily smeruje opačne k vektoru rýchlosti.
Stredná sila odporu- sila vznikajúca pri pohybe pevného telesa v kvapalnom alebo plynnom prostredí. Vzťahuje sa na disipatívne sily. Odporová sila má elektromagnetickú povahu a je makroskopickým prejavom medzimolekulovej interakcie. Vektor sily odporu smeruje opačne k vektoru rýchlosti.
Sila normálnej podpornej reakcie- elastická sila pôsobiaca zo strany opory na telo. Nasmerované kolmo na povrch podpery.
Sily povrchového napätia- sily vznikajúce na povrchu fázového úseku. Má elektromagnetickú povahu, je makroskopickým prejavom medzimolekulovej interakcie. Ťahová sila smeruje tangenciálne k rozhraniu; vzniká v dôsledku nekompenzovanej príťažlivosti molekúl nachádzajúcich sa na fázovej hranici molekulami, ktoré sa nenachádzajú na fázovej hranici.
Osmotický tlak
Van der Waalsove sily- elektromagnetické medzimolekulové sily vznikajúce polarizáciou molekúl a tvorbou dipólov. Van der Waalsove sily rýchlo klesajú s rastúcou vzdialenosťou.
zotrvačná sila je fiktívna sila zavedená do neinerciálnych vzťažných sústav, aby sa v nich naplnil druhý Newtonov zákon. Najmä v referenčnom rámci spojenom s rovnomerne zrýchleným telesom je sila zotrvačnosti nasmerovaná opačne k zrýchleniu. Od celkovej zotrvačnej sily možno pre pohodlie odlíšiť odstredivú silu a Coriolisovu silu.
Výsledný
Pri výpočte zrýchlenia telesa sa všetky sily, ktoré naň pôsobia, nahradia jednou silou, ktorá sa nazýva výslednica. Ide o geometrický súčet všetkých síl pôsobiacich na teleso. Okrem toho pôsobenie každej sily nezávisí od pôsobenia iných síl, to znamená, že každá sila udeľuje telu také zrýchlenie, aké by udelila bez pôsobenia iných síl. Toto tvrdenie sa nazýva princíp nezávislosti pôsobenia síl (princíp superpozície).
pozri tiež
Zdroje
- Grigoriev V. I., Myakishev G. Ya. - „Sily v prírode“
- Landau, L. D., Lifshitz, E. M. Mechanika - 5. vydanie, stereotypné. - M .: Fizmatlit, 2004. - 224 s. - ("Teoretická fyzika", zväzok I). -
Poznámky
- Slovník pojmov. Observatórium Zeme. NASA. - "Sila - akýkoľvek vonkajší faktor, ktorý spôsobuje zmenu pohybu voľného telesa alebo výskyt vnútorných napätí v pevnom tele."(Angličtina)
- Bronstein I. N. Semendyaev K. A. Príručka matematiky. M .: Vydavateľstvo "Nauka" Redakčná rada referenčnej fyzikálnej a matematickej literatúry. 1964.
- Feynman, R. P., Leighton, R. B., Sands, M. Prednášky o fyzike, zväzok 1 - Addison-Wesley, 1963.(Angličtina)
> Sila
Popis sily vo fyzike: pojem a definícia, zákony sily, meranie jednotiek v Newtonoch, druhý Newtonov zákon a vzorec, diagram dopadu sily predmetu.
sila- každá činnosť, ktorá vedie k zmene pohybu, smeru alebo geometrickej štruktúry objektu.
Učebná úloha
- Vytvorte vzťah medzi hmotnosťou a zrýchlením.
Kľúčové body
- Sila je vektorový koncept, ktorý má veľkosť a smer. To platí aj pre hmotnosť a zrýchlenie.
- Zjednodušene povedané, sila pôsobí ako tlačenie alebo ťahanie, ktoré možno definovať rôznymi štandardmi.
- Dynamika je veda o sile, ktorá spôsobuje pohyb a deformáciu objektov alebo systémov.
- Vonkajšie sily sú akékoľvek vonkajšie vplyvy, ktoré pôsobia na telo, zatiaľ čo vnútorné sily pôsobia zvnútra.
Podmienky
- Vektorová rýchlosť je rýchlosť zmeny polohy v čase a smere.
- Sila je akákoľvek činnosť, ktorá spôsobuje zmenu pohybu, smeru alebo geometrickej štruktúry objektu.
- Vektor je riadená veličina charakterizovaná veľkosťou a smerom (medzi dvoma bodmi).
Príklad
Na štúdium silových noriem vo fyzike, príčin a výsledkov použite dve gumičky. Jeden zaveste na háčik vo zvislej polohe. Nájdite malý predmet a pripevnite ho na závesný koniec. Zmerajte výsledný úsek s rôznymi predmetmi. Aký je vzťah medzi počtom zavesených predmetov a dĺžkou úseku? Čo sa stane s nalepeným závažím, ak posuniete pásku ceruzkou?
Force Review
Vo fyzike je sila akýkoľvek jav, ktorý spôsobuje, že objekt prechádza zmenami pohybu, smeru alebo geometrického dizajnu. Merané v Newtonoch. Sila je niečo, čo spôsobuje, že hmotný objekt mení svoju rýchlosť alebo sa deformuje. Sila je tiež opísaná intuitívnymi pojmami ako „tlačiť“ alebo „tlačiť“. Má veľkosť a smer (vektor).
Charakteristika
Druhý Newtonov zákon hovorí, že sila pôsobiaca na objekt sa rovná rýchlosti, ktorou sa mení jeho hybnosť. Zrýchlenie objektu je tiež priamo úmerné sile pôsobiacej naň a je v smere čistej sily a nepriamo úmerné hmotnosti.
Pamätajte, že sila je vektorová veličina. Vektor je jednorozmerné pole s veľkosťou a smerom. Má hmotnosť a zrýchlenie:
So silou sú spojené aj ťah (zvyšuje rýchlosť objektu), spomalenie (znižuje rýchlosť) a krútiaci moment (mení rýchlosť). K mechanickému namáhaniu (deformácii hmoty) vedú aj sily, ktoré nepôsobia rovnomerne vo všetkých častiach objektu. Ak ho v pevnom predmete postupne deformuje, tak v kvapaline mení tlak a objem.
Dynamika
Ide o štúdium síl, ktoré uvádzajú objekty a systémy do pohybu. Silu chápeme ako určitý tlak alebo ťah. Majú veľkosť a smer. Na obrázku môžete vidieť niekoľko príkladov použitia sily. Vľavo hore - valčekový systém. Sila, ktorá sa má použiť na kábel, sa musí rovnať a prevyšovať silu generovanú hmotnosťou, predmetmi alebo účinkami gravitácie. Vpravo hore ukazuje, že akýkoľvek objekt umiestnený na povrchu ho ovplyvní. Nižšie je uvedená príťažlivosť magnetov.
1. Newtonove zákony dynamiky
zákony alebo axiómy pohybu (ako ich sformuloval sám Newton vo svojej Principia Mathematica, 1687): „I. Každé telo je naďalej držané vo svojom stave pokoja alebo rovnomerného a priamočiareho pohybu, kým a pokiaľ nie je prinútené aplikovanými silami tento stav zmeniť. II. Zmena hybnosti je úmerná použitej hnacej sile a vyskytuje sa v smere priamky, pozdĺž ktorej táto sila pôsobí. III. Akcia má vždy rovnakú a opačnú reakciu, inak sú interakcie dvoch telies proti sebe rovnaké a smerujú opačným smerom.
2. Čo je sila?
Sila je charakterizovaná veľkosťou a smerom. Sila charakterizuje pôsobenie iných telies na dané teleso. Výsledok sily pôsobiacej na teleso závisí nielen od jej veľkosti a smeru, ale aj od miesta pôsobenia sily. Výslednica je jedna sila, ktorej výsledok bude rovnaký ako výsledok pôsobenia všetkých reálnych síl. Ak sú sily kosmerné, výslednica sa rovná ich súčtu a smeruje rovnakým smerom. Ak sú sily nasmerované v opačných smeroch, potom sa výslednica rovná ich rozdielu a smeruje k väčšej sile.
Gravitácia a telesná hmotnosť
Gravitácia je sila, ktorou je teleso priťahované k Zemi v dôsledku univerzálnej gravitácie. Všetky telesá vo vesmíre sa navzájom priťahujú a čím je ich hmotnosť väčšia a čím bližšie sú, tým silnejšia je príťažlivosť.
Na výpočet gravitačnej sily by sa mala hmotnosť tela vynásobiť koeficientom označeným písmenom g, ktorý sa približne rovná 9,8 N / kg. Gravitácia sa teda vypočíta podľa vzorca
Hmotnosť telesa je sila, ktorou telo tlačí na podperu alebo naťahuje záves v dôsledku priťahovania k Zemi. Ak telo nemá ani oporu, ani zavesenie, potom telo nemá ani váhu – je v stave beztiaže.
Elastická sila
Elastická sila je sila, ktorá vzniká vo vnútri telesa v dôsledku deformácie a zabraňuje zmene tvaru. V závislosti od toho, ako sa mení tvar telesa, sa rozlišuje niekoľko typov deformácií, najmä ťah a tlak, ohyb, šmyk a šmyk, krútenie.
Čím viac sa mení tvar telesa, tým väčšia je elastická sila, ktorá v ňom vzniká.
Dynamometer - zariadenie na meranie sily: nameraná sila sa porovnáva s elastickou silou, ktorá vzniká v pružine dynamometra.
Trecia sila
Statická trecia sila je sila, ktorá zabraňuje pohybu telesa.
Dôvodom výskytu trenia je to, že akékoľvek povrchy majú nepravidelnosti, ktoré sa navzájom spájajú. Ak sú povrchy leštené, potom je trenie spôsobené silami molekulárnej interakcie. Keď sa teleso pohybuje po vodorovnom povrchu, sila trenia je nasmerovaná proti pohybu a je priamo úmerná sile gravitácie:
Posuvná trecia sila je sila odporu, keď jedno teleso kĺže po povrchu druhého. Valivá trecia sila je odporová sila, keď sa jedno teleso prevaľuje po povrchu druhého; je oveľa menšia ako sila klzného trenia.
Ak je trenie užitočné, zvyšuje sa; ak škodlivé - znížiť.
3. ZÁKONY OCHRANY
ZÁKONY OCHRANY, fyzikálne zákony, podľa ktorých niektoré vlastnosti uzavretého systému zostávajú nezmenené pri akýchkoľvek zmenách v systéme. Najdôležitejšie sú zákony zachovania hmoty a energie. Zákon zachovania hmoty hovorí, že hmota nie je ani vytvorená, ani zničená; pri chemických premenách zostáva celková hmotnosť nezmenená. Celkové množstvo energie v systéme tiež zostáva nezmenené; energia sa len transformuje z jednej formy do druhej. Oba tieto zákony platia len približne. Hmotnosť a energia sa môžu navzájom premieňať podľa rovnice E = ts 2. Len celkové množstvo hmoty a jej ekvivalentná energia zostáva nezmenená. Ďalší zákon zachovania sa týka elektrického náboja: nemôže byť vytvorený a nemôže byť ani zničený. Pri použití v jadrových procesoch je zákon zachovania vyjadrený v skutočnosti, že celkový náboj, spin a ďalšie KVANTOVÉ ČÍSLA interagujúcich častíc musia zostať rovnaké pre častice vyplývajúce z interakcie. Pri silných interakciách sú všetky kvantové čísla zachované. Slabými interakciami sa porušujú niektoré požiadavky tohto zákona, najmä pokiaľ ide o PARITY.
Zákon zachovania energie možno vysvetliť na príklade 1 kg gule padajúcej z výšky 100 m. Počiatočná celková energia gule je jej potenciálna energia. Pri jeho páde sa potenciálna energia postupne znižuje a kinetická zvyšuje, ale celkové množstvo energie zostáva nezmenené, takže dochádza k zachovaniu energie. A - kinetická energia sa zvyšuje z 0 na maximum; B - potenciálna energia klesá z maxima na nulu; C - celkové množstvo energie, ktoré sa rovná súčtu kinetickej a potencie Zákon zachovania hmoty hovorí, že pri chemických reakciách hmota nevzniká a nezaniká. Tento jav je možné demonštrovať pomocou klasického experimentu, pri ktorom sa váži sviečka horiaca pod sklenenou nádobou (A). Na konci experimentu zostáva hmotnosť uzáveru a jeho obsah rovnaká ako na začiatku, aj keď sviečka, ktorej látka pozostáva najmä z uhlíka a vodíka, "zmizla", pretože prchavé produkty reakcie (voda a oxid uhličitý) boli prepustený z neho. Až potom, čo vedci koncom 18. storočia uznali princíp zachovania hmoty, bol možný kvantitatívny prístup k chémii.
mechanická práca nastáva, keď sa teleso pohybuje pôsobením sily, ktorá naň pôsobí.
Mechanická práca je priamo úmerná prejdenej vzdialenosti a úmerná sile:
Moc
Rýchlosť práce v technológii sa vyznačuje moc.
Výkon sa rovná pomeru práce k času, za ktorý bola vykonaná:
energie je fyzikálna veličina, ktorá ukazuje, koľko práce telo dokáže urobiť. Energia sa meria v joulov.
Keď sa práca vykonáva, meria sa energia telies. Vykonaná práca sa rovná zmene energie.
Potenciálna energia je určená vzájomnou polohou interagujúcich telies alebo častí toho istého telesa.
Ep \u003d F h \u003d gmh.
Kde g \u003d 9,8 N / kg, m - telesná hmotnosť (kg), h - výška (m).
Kinetická energia vlastní telo v dôsledku jeho pohybu. Čím väčšia je hmotnosť telesa a rýchlosť, tým väčšia je jeho kinetická energia.
5. základný zákon dynamiky rotačného pohybu
Moment sily
1. Moment sily okolo osi otáčania, (1.1) kde je priemet sily do roviny kolmej na os otáčania, je rameno sily (najkratšia vzdialenosť od osi otáčania k priamke pôsobenie sily).
2. Moment sily vzhľadom na pevný bod O (počiatok). (1.2) Je určený vektorovým súčinom vektora polomeru ťahaného z bodu O do bodu pôsobenia sily, touto silou; je pseudovektor, jeho smer sa zhoduje so smerom translačného pohybu pravej strany. skrutka pri jej otáčaní otk („pravidlo gimletu“). Modul momentu sily, (1.3) kde je uhol medzi vektormi a, je rameno sily, najkratšia vzdialenosť medzi čiarou pôsobenia sily a bodom pôsobenia sily.
moment hybnosti
1. Moment hybnosti telesa rotujúceho okolo osi , (1.4) kde je moment zotrvačnosti telesa, je uhlová rýchlosť. Moment hybnosti sústavy telies je vektorový súčet momentov hybnosti všetkých telies sústavy: 
.
(1.5)
2. Moment hybnosti hmotného bodu s hybnosťou vzhľadom na pevný bod O (počiatok). (1.6) Je určený vektorovým súčinom polomerového vektora ťahaného z bodu O do hmotného bodu a vektorom hybnosti; je pseudovektor, jeho smer sa zhoduje so smerom translačného pohybu pravej skrutky počas jeho rotácia otk („pravidlo gimletu“). Modul vektora momentu hybnosti, (1.7)
Moment zotrvačnosti okolo osi otáčania
1. Moment zotrvačnosti hmotného bodu , (1.8) kde je hmotnosť bodu, je jeho vzdialenosť od osi rotácie.
2. Moment zotrvačnosti samostatného tuhého telesa, (1.9) kde je hmotnostný prvok tuhého telesa, je vzdialenosť tohto prvku od osi rotácie, je počet prvkov telesa.
3. Moment zotrvačnosti v prípade súvislého rozloženia hmoty (pevné pevné teleso). (1.10) Ak je teleso homogénne, t.j. jeho hustota je v celom objeme rovnaká, potom sa použije výraz (1.11), kde a je objem telesa.
1. Pevnosť- vektor fyzikálne množstvo, čo je miera intenzity vplyvu na danú telo iné orgány a polia . Pripevnený k masívu sila tela je príčinou jeho zmeny rýchlosť alebo výskyt v ňom deformácie a napätia.
Charakterizuje sa sila ako vektorová veličina modul, smer a „bod“ aplikácie silu. Posledným parametrom sa koncepcia sily ako vektora vo fyzike líši od koncepcie vektora vo vektorovej algebre, kde vektory rovnaké v absolútnej hodnote a smere, bez ohľadu na bod ich aplikácie, sa považujú za rovnaký vektor. Vo fyzike sa tieto vektory nazývajú voľné vektory. V mechanike je extrémne bežný koncept spojených vektorov, ktorých začiatok je pevný v určitom bode v priestore alebo môže byť na priamke, ktorá pokračuje v smere vektora (posuvné vektory).
Používa sa aj koncept siločiara, označujúca priamku prechádzajúcu bodom pôsobenia sily, pozdĺž ktorej sila smeruje.
Druhý Newtonov zákon hovorí, že v inerciálnych vzťažných sústavách sa zrýchlenie hmotného bodu v smere zhoduje s výslednicou všetkých síl pôsobiacich na teleso a v absolútnej hodnote je priamo úmerné modulu sily a nepriamo úmerné hmotnosti materiálu. bod. Alebo, ekvivalentne, rýchlosť zmeny hybnosti hmotného bodu sa rovná použitej sile.
Pri pôsobení sily na teleso konečných rozmerov v ňom vznikajú mechanické napätia sprevádzané deformáciami.
Z pohľadu Štandardného modelu fyziky elementárnych častíc sa základné interakcie (gravitačné, slabé, elektromagnetické, silné) uskutočňujú prostredníctvom výmeny takzvaných kalibračných bozónov. Fyzikálne experimenty vysokých energií uskutočnené v 70.-80. 20. storočie potvrdili predpoklad, že slabé a elektromagnetické interakcie sú prejavmi zásadnejšej elektroslabej interakcie.
Rozmer sily je LMT −2, mernou jednotkou v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) je newton (N, N), v sústave CGS je to dyn.
2. Prvý Newtonov zákon.
Prvý Newtonov zákon hovorí, že existujú referenčné rámce, v ktorých telesá udržiavajú stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu bez pôsobenia iných telies alebo pri vzájomnej kompenzácii týchto vplyvov. Takéto vzťažné sústavy sa nazývajú inerciálne. Newton navrhol, že každý masívny objekt má určitú zotrvačnosť, ktorá charakterizuje „prirodzený stav“ pohybu tohto objektu. Táto myšlienka popiera názor Aristotela, ktorý považoval odpočinok za „prirodzený stav“ objektu. Prvý Newtonov zákon odporuje aristotelovskej fyzike, ktorej jedným z ustanovení je tvrdenie, že teleso sa môže pohybovať konštantnou rýchlosťou iba pri pôsobení sily. Skutočnosť, že v Newtonovej mechanike v inerciálnych vzťažných sústavách je odpočinok fyzikálne nerozoznateľný od rovnomerného priamočiareho pohybu, je zdôvodnením Galileovho princípu relativity. Spomedzi všetkých tiel je v zásade nemožné určiť, ktoré z nich je „v pohybe“ a ktoré je „v pokoji“. O pohybe je možné hovoriť iba vo vzťahu k akémukoľvek referenčnému systému. Zákony mechaniky platia rovnako vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách, inými slovami, všetky sú mechanicky ekvivalentné. To posledné vyplýva z takzvaných Galileových premien.
3. Druhý Newtonov zákon.
Druhý Newtonov zákon vo svojej modernej formulácii znie takto: v inerciálnej vzťažnej sústave sa rýchlosť zmeny hybnosti hmotného bodu rovná vektorovému súčtu všetkých síl pôsobiacich na tento bod.
kde je hybnosť hmotného bodu, je celková sila pôsobiaca na hmotný bod. Druhý Newtonov zákon hovorí, že pôsobenie nevyvážených síl vedie k zmene hybnosti hmotného bodu.
Podľa definície hybnosti:
kde je hmotnosť, je rýchlosť.
V klasickej mechanike sa pri rýchlostiach oveľa menších ako je rýchlosť svetla hmotnosť hmotného bodu považuje za nezmenenú, čo umožňuje vyňať ju z diferenciálneho znamienka za týchto podmienok:
Vzhľadom na definíciu zrýchlenia bodu má druhý Newtonov zákon formu:
Hovorí sa, že je to „druhý najznámejší vzorec vo fyzike“, hoci sám Newton svoj druhý zákon v tejto podobe nikdy výslovne nezapísal. Po prvýkrát sa táto forma práva nachádza v dielach K. Maclaurina a L. Eulera.
Pretože v akejkoľvek inerciálnej referenčnej sústave je zrýchlenie telesa rovnaké a nemení sa pri pohybe z jednej sústavy do druhej, potom je sila vzhľadom na takýto prechod tiež invariantná.
Vo všetkých prírodných javoch sila bez ohľadu na jeho pôvod, sa objavuje len v mechanickom zmysle, teda ako príčina narušenia rovnomerného a priamočiareho pohybu telesa v inerciálnej súradnicovej sústave. Opačné tvrdenie, teda konštatovanie faktu takéhoto pohybu, nenaznačuje absenciu síl pôsobiacich na teleso, ale len to, že pôsobenie týchto síl je vzájomne vyvážené. Inak: ich vektorový súčet je vektor s modulom rovným nule. Toto je základ pre meranie veľkosti sily, keď je kompenzovaná silou, ktorej veľkosť je známa.
Druhý Newtonov zákon umožňuje merať veľkosť sily. Napríklad poznanie hmotnosti planéty a jej dostredivého zrýchlenia pri pohybe na obežnej dráhe nám umožňuje vypočítať veľkosť gravitačnej sily pôsobiacej na túto planétu zo Slnka.
4. Tretí Newtonov zákon.
Pre ľubovoľné dve telesá (nazvime ich teleso 1 a teleso 2) platí tretí Newtonov zákon, že sila pôsobenia telesa 1 na teleso 2 je sprevádzaná objavením sa sily rovnakej absolútnej hodnoty, ale opačného smeru, ktorá pôsobí na telese 1 z telesa 2. Matematicky je zakon napisany Tak:
Tento zákon znamená, že sily vznikajú vždy v pároch akcia-reakcia. Ak sú teleso 1 a teleso 2 v rovnakom systéme, potom je celková sila v systéme v dôsledku interakcie týchto telies nulová:
To znamená, že v uzavretom systéme neexistujú nevyvážené vnútorné sily. To vedie k tomu, že ťažisko uzavretého systému (teda takého, ktorý nie je ovplyvnené vonkajšími silami) sa nemôže pohybovať so zrýchlením. Jednotlivé časti systému môžu zrýchľovať, ale len tak, že systém ako celok zostane v stave pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu. Ak však na systém pôsobia vonkajšie sily, potom sa jeho ťažisko začne pohybovať so zrýchlením úmerným výslednej vonkajšej sile a nepriamo úmerným hmotnosti systému.
5. Gravitácia.
Gravitácia ( gravitácia) - univerzálna interakcia medzi akýmkoľvek druhom hmoty. V rámci klasickej mechaniky ho popisuje zákon univerzálnej gravitácie, ktorý sformuloval Isaac Newton vo svojom diele „The Mathematical Principles of Natural Philosophy“. Newton získal veľkosť zrýchlenia, s ktorým sa Mesiac pohybuje okolo Zeme, pričom pri výpočte vychádzal z toho, že gravitačná sila klesá nepriamo úmerne so štvorcom vzdialenosti od gravitujúceho telesa. Okrem toho tiež zistil, že zrýchlenie spôsobené priťahovaním jedného telesa druhým je úmerné súčinu hmotností týchto telies. Na základe týchto dvoch záverov bol formulovaný gravitačný zákon: akékoľvek častice materiálu sú k sebe priťahované silou, ktorá je priamo úmerná súčinu hmotností ( a ) a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi:
Tu je gravitačná konštanta, ktorej hodnotu ako prvý získal Henry Cavendish pri svojich experimentoch. Pomocou tohto zákona možno získať vzorce na výpočet gravitačnej sily telies ľubovoľného tvaru. Newtonova teória gravitácie dobre popisuje pohyb planét slnečnej sústavy a mnohých iných nebeských telies. Vychádza však z koncepcie pôsobenia na veľké vzdialenosti, čo je v rozpore s teóriou relativity. Klasická teória gravitácie preto nie je použiteľná na popis pohybu telies pohybujúcich sa rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, gravitačných polí extrémne hmotných objektov (napríklad čiernych dier), ako aj premenných gravitačných polí vytvorených napr. pohybujúcich sa telies na veľké vzdialenosti od nich.
Všeobecnejšou teóriou gravitácie je všeobecná teória relativity Alberta Einsteina. V ňom nie je gravitácia charakterizovaná invariantnou silou, ktorá nezávisí od referenčného rámca. Namiesto toho sa voľný pohyb telies v gravitačnom poli, ktorý pozorovateľ vníma ako pohyb po zakrivených trajektóriách v trojrozmernom časopriestore s premenlivou rýchlosťou, považuje za pohyb zotrvačnosťou pozdĺž geodetickej čiary v zakrivenom štvorrozmernom priestore. -čas, v ktorom čas plynie rôzne v rôznych bodoch. Navyše, táto čiara je v istom zmysle „najpriamejšia“ – je taká, že časopriestorový interval (správny čas) medzi dvoma časopriestorovými polohami daného telesa je maximálny. Zakrivenie priestoru závisí od hmotnosti telies, ako aj od všetkých druhov energie prítomných v systéme.
6. Elektrostatické pole (pole pevných nábojov).
Rozvoj fyziky po Newtonovi pridal k trom hlavným (dĺžka, hmotnosť, čas) veličinám elektrický náboj s rozmerom C. Na základe požiadaviek praxe však začali používať nie jednotku náboja, ale jednotku elektrický prúd ako hlavná jednotka merania. Takže v systéme SI je základnou jednotkou ampér a jednotkou náboja je prívesok, ktorý je jeho derivátom.
Pretože náboj ako taký neexistuje nezávisle od telesa, ktoré ho nesie, elektrická interakcia telies sa prejavuje vo forme tej istej sily, ktorá je uvažovaná v mechanike, ktorá spôsobuje zrýchlenie. Pri elektrostatickej interakcii dvoch bodových nábojov s hodnotami umiestnenými vo vákuu sa používa Coulombov zákon. V tvare zodpovedajúcom sústave SI má tvar:
kde je sila, ktorou náboj 1 pôsobí na náboj 2; Keď sú náboje umiestnené v homogénnom a izotropnom prostredí, interakčná sila klesá faktorom ε, kde ε je permitivita prostredia.
Sila smeruje pozdĺž čiary spájajúcej bodové náboje. Graficky je elektrostatické pole zvyčajne znázornené ako obraz siločiar, čo sú imaginárne trajektórie, po ktorých by sa pohybovala bezhmotná nabitá častica. Tieto riadky začínajú na jednom a končia na inom náboji.
7. Elektromagnetické pole (pole jednosmerného prúdu).
Existenciu magnetického poľa rozpoznali už v stredoveku Číňania, ktorí používali „láskavý kameň“ – magnet, ako prototyp magnetického kompasu. Graficky je magnetické pole zvyčajne znázornené ako uzavreté siločiary, ktorých hustota (ako v prípade elektrostatického poľa) určuje jeho intenzitu. Historicky vizuálnym spôsobom vizualizácie magnetického poľa boli železné piliny, nasypané napríklad na hárok papiera umiestnený na magnete.
Oersted zistil, že prúd pretekajúci vodičom spôsobuje vychýlenie magnetickej strelky.
Faraday dospel k záveru, že okolo vodiča s prúdom sa vytvára magnetické pole.
Ampere predložil hypotézu, uznávanú vo fyzike, ako model procesu vzniku magnetického poľa, ktorý spočíva v existencii mikroskopických uzavretých prúdov v materiáloch, ktoré spolu poskytujú účinok prirodzeného alebo indukovaného magnetizmu.
Ampere zistil, že v referenčnej sústave vo vákuu, vo vzťahu ku ktorej je náboj v pohybe, to znamená, že sa správa ako elektrický prúd, vzniká magnetické pole, ktorého intenzita je určená vektorom magnetickej indukcie ležiacim v rovine kolmo na smer pohybu náboja.
Jednotkou magnetickej indukcie je tesla: 1 T = 1 T kg s −2 A −2
Problém kvantitatívne vyriešil Ampere, ktorý zmeral silu interakcie dvoch paralelných vodičov s prúdmi, ktoré nimi pretečú. Jeden z vodičov okolo seba vytváral magnetické pole, druhý na toto pole reagoval približovaním sa alebo vzďaľovaním merateľnou silou, s vedomím ktorej a veľkosti prúdu bolo možné určiť modul vektora magnetickej indukcie.
Silová interakcia medzi elektrickými nábojmi, ktoré nie sú vo vzájomnom pohybe, je opísaná Coulombovým zákonom. Náboje, ktoré sú vo vzájomnom pohybe, však vytvárajú magnetické polia, cez ktoré sa prúdy vznikajúce pohybom nábojov vo všeobecnosti dostávajú do stavu silovej interakcie.
Zásadný rozdiel medzi silou vznikajúcou pri vzájomnom pohybe nábojov a prípadom ich stacionárneho umiestnenia je rozdiel v geometrii týchto síl. V prípade elektrostatiky sú interakčné sily dvoch nábojov smerované pozdĺž čiary, ktorá ich spája. Preto je geometria problému dvojrozmerná a zvažovanie sa vykonáva v rovine prechádzajúcej touto čiarou.
V prípade prúdov sila charakterizujúca magnetické pole vytvorené prúdom sa nachádza v rovine kolmej na prúd. Preto sa obraz javu stáva trojrozmerným. Magnetické pole vytvorené prvkom prvého prúdu, nekonečne malej dĺžky, interagujúcim s rovnakým prvkom druhého prúdu, vo všeobecnom prípade vytvára silu, ktorá naň pôsobí. Navyše, pre oba prúdy je tento obraz úplne symetrický v tom zmysle, že číslovanie prúdov je ľubovoľné.
Na štandardizáciu jednosmerného elektrického prúdu sa používa zákon interakcie prúdov.
8. Silná interakcia.
Silná interakcia je základná interakcia krátkeho dosahu medzi hadrónmi a kvarkami. V atómovom jadre silná sila drží pohromade kladne nabité (zažívajúce elektrostatické odpudzovanie) protóny, k tomu dochádza prostredníctvom výmeny pi-mezónov medzi nukleónmi (protóny a neutróny). Pi-mezóny žijú veľmi málo, ich životnosť je dostatočná len na zabezpečenie jadrových síl v okruhu jadra, preto sa jadrové sily nazývajú krátke. Zvýšenie počtu neutrónov „zrieďuje“ jadro, znižuje elektrostatické sily a zvyšuje jadrové sily, ale s veľkým počtom neutrónov, ktoré sú fermiónmi, samy začnú pociťovať odpudzovanie v dôsledku Pauliho princípu. Taktiež, keď sú nukleóny príliš blízko seba, nastáva výmena W-bozónov, čo spôsobuje odpudzovanie, vďaka čomu sa atómové jadrá „nezrútia“.
V samotných hadrónoch silná sila drží pohromade kvarky, ktoré tvoria hadróny. Kvantá silného poľa sú gluóny. Každý kvark má jeden z troch „farebných“ nábojov, každý gluón pozostáva z dvojice „farba“ – „anticolor“. Gluóny viažu kvarky v tzv. „uväznenie“, vďaka čomu v súčasnosti v experimente neboli pozorované voľné kvarky. Keď sa kvarky od seba vzdialia, energia gluónových väzieb sa zvyšuje a neklesá ako v prípade jadrovej interakcie. Po vynaložení veľkého množstva energie (zrážkou hadrónov v urýchľovači) je možné prerušiť väzbu kvark-gluón, ale v tomto prípade sa vymrští prúd nových hadrónov. Voľné kvarky však môžu existovať vo vesmíre: ak sa kvarku podarilo vyhnúť sa uzavretiu počas Veľkého tresku, potom je pravdepodobnosť anihilácie s príslušným antikvarkom alebo premena na bezfarebný hadrón pre takýto kvark mizivo malá.
9. Slabá interakcia.
Slabá interakcia je základná interakcia krátkeho dosahu. Rozsah 10 −18 m) Symetrické vzhľadom na kombináciu priestorovej inverzie a konjugácie náboja. Slabá interakcia zahŕňa všetko podstatnéfermióny (leptóny a kvarky). Toto je jediná interakcia, ktorá zahŕňaneutrína(nehovoriac o gravitácia, zanedbateľné v laboratórnych podmienkach), čo vysvetľuje kolosálnu penetračnú silu týchto častíc. Slabá interakcia umožňuje leptóny, kvarky a ichantičastice výmena energie, hmotnosť, nabíjačka a kvantové čísla- teda premeniť sa jeden na druhého. Jeden z prejavovbeta rozpad.
Je potrebné poznať miesto pôsobenia a smer každej sily. Dôležité je vedieť presne určiť, aké sily na telo pôsobia a akým smerom. Sila je označená ako , meraná v Newtonoch. Na rozlíšenie medzi silami sú označené nasledovne
Nižšie sú uvedené hlavné sily pôsobiace v prírode. Pri riešení problémov je nemožné vynájsť neexistujúce sily!
V prírode je veľa síl. Tu zvažujeme sily, ktoré sa berú do úvahy v školskom kurze fyziky pri štúdiu dynamiky. Spomínajú sa aj ďalšie sily, o ktorých bude reč v ďalších častiach.
Gravitácia
Každé teleso na planéte je ovplyvnené zemskou gravitáciou. Sila, ktorou Zem priťahuje každé teleso, je určená vzorcom
Miesto aplikácie je v ťažisku tela. Gravitácia vždy smeruje kolmo nadol.
Trecia sila
Zoznámime sa so silou trenia. Táto sila vzniká pri pohybe telies a pri kontakte dvoch povrchov. Sila vzniká v dôsledku toho, že povrchy pri pohľade pod mikroskopom nie sú hladké, ako sa zdajú. Trecia sila je určená vzorcom:
V mieste dotyku dvoch povrchov pôsobí sila. Nasmerované v smere opačnom k pohybu.
Podporujte reakčnú silu
Predstavte si veľmi ťažký predmet ležiaci na stole. Stôl sa pod váhou predmetu prehne. Ale podľa tretieho Newtonovho zákona pôsobí stôl na predmet presne rovnakou silou ako predmet na stole. Sila smeruje opačne ako sila, ktorou predmet tlačí na stôl. To je všetko. Táto sila sa nazýva podporná reakcia. Názov sily „hovorí“ reagovať podporu. Táto sila vzniká vždy, keď dôjde k nárazu na podperu. Povaha jeho výskytu na molekulárnej úrovni. Objekt akoby zdeformoval obvyklú polohu a spojenia molekúl (vnútri stola), tie zase majú tendenciu vrátiť sa do pôvodného stavu, „odolať“.
Absolútne akékoľvek telo, dokonca aj veľmi ľahké (napríklad ceruzka ležiaca na stole), deformuje podperu na mikroúrovni. Preto nastáva podporná reakcia.
Neexistuje žiadny špeciálny vzorec na nájdenie tejto sily. Označujú ju písmenom, ale táto sila je len samostatný typ elastickej sily, takže ju možno označiť aj ako
Sila pôsobí v mieste dotyku predmetu s podperou. Nasmerované kolmo na podperu.
Pretože telo je znázornené ako hmotný bod, sila môže byť znázornená zo stredu
Elastická sila
Táto sila vzniká v dôsledku deformácie (zmeny počiatočného stavu hmoty). Napríklad, keď natiahneme pružinu, zväčšíme vzdialenosť medzi molekulami materiálu pružiny. Keď pružinu stlačíme, znížime ju. Keď krútime alebo posúvame. Vo všetkých týchto príkladoch vzniká sila, ktorá zabraňuje deformácii – elastická sila.
Hookov zákon
Elastická sila smeruje opačne k deformácii.
Pretože telo je znázornené ako hmotný bod, sila môže byť znázornená zo stredu
Pri sériovom zapojení, napríklad pružín, sa tuhosť vypočíta podľa vzorca
Pri paralelnom zapojení tuhosť
Ukážková tuhosť. Youngov modul.
Youngov modul charakterizuje elastické vlastnosti látky. Toto je konštantná hodnota, ktorá závisí len od materiálu, jeho fyzikálneho stavu. Charakterizuje schopnosť materiálu odolávať deformácii v ťahu alebo tlaku. Hodnota Youngovho modulu je tabuľková.
Zistite viac o vlastnostiach pevných látok.
Telesná hmotnosť
Telesná hmotnosť je sila, ktorou predmet pôsobí na podperu. Hovoríte, že je to gravitácia! Zmätok nastáva v nasledujúcom: skutočne často sa hmotnosť tela rovná sile gravitácie, ale tieto sily sú úplne odlišné. Gravitácia je sila, ktorá je výsledkom interakcie so Zemou. Hmotnosť je výsledkom interakcie s podporou. Gravitačná sila pôsobí v ťažisku predmetu, pričom váha je sila, ktorá pôsobí na podperu (nie na predmet)!
Neexistuje žiadny vzorec na určenie hmotnosti. Táto sila je označená písmenom .
Podperná reakčná sila alebo elastická sila vzniká v reakcii na náraz predmetu na záves alebo podperu, preto je telesná hmotnosť vždy číselne rovnaká ako elastická sila, ale má opačný smer.
Reakčná sila podpery a závažia sú sily rovnakej povahy, podľa 3. Newtonovho zákona sú rovnaké a opačne smerované. Hmotnosť je sila, ktorá pôsobí na podperu, nie na telo. Na teleso pôsobí gravitačná sila.
Telesná hmotnosť sa nemusí rovnať gravitácii. Môže byť buď viac alebo menej, alebo môže byť taká, že hmotnosť je nulová. Tento stav sa nazýva stav beztiaže. Stav beztiaže je stav, keď objekt neinteraguje s podperou, napríklad stav letu: existuje gravitácia, ale hmotnosť je nulová!
Smer zrýchlenia je možné určiť, ak určíte, kam smeruje výsledná sila
Všimnite si, že hmotnosť je sila, meraná v Newtonoch. Ako správne odpovedať na otázku: „Koľko vážite“? Odpovedáme 50 kg, pričom nepomenujeme hmotnosť, ale našu hmotnosť! V tomto príklade sa naša hmotnosť rovná gravitácii, ktorá je približne 500N!
Preťaženie- pomer hmotnosti a gravitácie
Sila Archimedes
Sila vzniká v dôsledku interakcie telesa s kvapalinou (plynom), keď je ponorené do kvapaliny (alebo plynu). Táto sila vytláča telo z vody (plynu). Preto smeruje kolmo nahor (tlačí). Určené podľa vzorca:
Vo vzduchu zanedbávame silu Archimeda.
Ak sa Archimedova sila rovná sile gravitácie, teleso sa vznáša. Ak je Archimedova sila väčšia, potom stúpa na povrch kvapaliny, ak je menšia, klesá.
elektrické sily
Existujú sily elektrického pôvodu. Vyskytujú sa v prítomnosti elektrického náboja. Tieto sily, ako je Coulombova sila, Ampérova sila, Lorentzova sila, sú podrobne diskutované v časti Elektrina.
Schematické označenie síl pôsobiacich na teleso
Často je telo modelované hmotným bodom. Preto sú v diagramoch rôzne body aplikácie prenesené do jedného bodu - do stredu a telo je schematicky znázornené ako kruh alebo obdĺžnik.
Na správne označenie síl je potrebné uviesť všetky telesá, s ktorými skúmané teleso interaguje. Zistite, čo sa stane v dôsledku interakcie s každým: trenie, deformácia, príťažlivosť alebo možno odpudzovanie. Určte druh sily, správne uveďte smer. Pozor! Počet síl sa bude zhodovať s počtom telies, s ktorými prebieha interakcia.
Hlavná vec na zapamätanie
1) Sily a ich povaha;
2) Smer síl;
3) Byť schopný identifikovať pôsobiace sily
Rozlišujte vonkajšie (suché) a vnútorné (viskózne) trenie. Vonkajšie trenie vzniká medzi pevnými povrchmi, ktoré sú v kontakte, vnútorné trenie vzniká medzi vrstvami kvapaliny alebo plynu pri ich relatívnom pohybe. Existujú tri typy vonkajšieho trenia: statické trenie, klzné trenie a valivé trenie.
Valivé trenie je určené vzorcom
Odporová sila vzniká, keď sa teleso pohybuje v kvapaline alebo plyne. Veľkosť odporovej sily závisí od veľkosti a tvaru telesa, rýchlosti jeho pohybu a vlastností kvapaliny alebo plynu. Pri nízkych rýchlostiach je odporová sila úmerná rýchlosti telesa
Pri vysokých rýchlostiach je úmerná druhej mocnine rýchlosti
Zvážte vzájomnú príťažlivosť objektu a Zeme. Medzi nimi podľa zákona gravitácie vzniká sila 
Teraz porovnajme gravitačný zákon a gravitáciu 
Hodnota zrýchlenia voľného pádu závisí od hmotnosti Zeme a jej polomeru! Je teda možné vypočítať, s akým zrýchlením budú padať objekty na Mesiaci alebo na akejkoľvek inej planéte, pomocou hmotnosti a polomeru tejto planéty.
Vzdialenosť od stredu Zeme k pólom je menšia ako k rovníku. Preto je zrýchlenie voľného pádu na rovníku o niečo menšie ako na póloch. Zároveň si treba uvedomiť, že hlavným dôvodom závislosti zrýchlenia voľného pádu od zemepisnej šírky oblasti je skutočnosť, že Zem sa otáča okolo svojej osi.
Pri vzďaľovaní sa od povrchu Zeme sa gravitačná sila a zrýchlenie voľného pádu menia nepriamo so štvorcom vzdialenosti k stredu Zeme.
