Сила тяжести и вес тела
Сила тяжести - это проявление закона всемирного тяготения, т. е. силы притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности:
F = mg
Сила тяжести приложена к телу, направлена к центру Земли, и ее нужно отличать от веса тела.
Вес тела - сила, с которой тело действует на опору или подвес. Вес тела приложен к опоре.
Если тело неподвижно лежит на горизонтальной опоре, то вес тела по величине равен силе тяжести, но эти силы приложены к разным телам.
Если тело имеет вертикальную составляющую ускорения, то вес тела отличается по величине от силы тяжести.
Пример. Определить силу тяжести и вес тела массы m при движении лифта вниз (а) и вверх (б).
На тело действуют сила тяжести (mg) и сила нормальной реакции опоры (N). На опору действует вес тела (P).
При движении лифта вниз с ускорением а, уравнение движения тела, в соответствии со 2-м законом Ньютона, можно записать:
mg - N = ma,
N = m (g - a).
В соответствии с 3-м законом Ньютона:
N = P = m (g - a)
Т.е., при ускоренном движении лифта вниз вес тела меньше силы тяжести:
P < mg.
Если ускорение лифта (опоры) равно ускорению свободного падения, то
а = g, значит, тело свободно падает вместе с опорой и вес тела равен нулю (P = 0).
При движении лифта вверх с ускорением а уравнение движения тела, в соответствии со 2-м законом Ньютона, можно записать:
N - mg = ma,
N = m (g + a)
В соответствии с 3-м законом Ньютона:
N = P = m (g + a)
Т.е., при ускоренном движении лифта вверх вес тела больше силы тяжести: P > mg.
Сила упругости. Закон Гука
Закон Гука − основной закон теории упругости. Он был открыт английским ученым Робертом Гуком в 1660 году, когда ему было 25 лет. Закон
Если удлинение тела обозначить через x, а силу упругости через упрFупр, то закон Гука можно записать в виде следующей математической формулы:
Fупр=−k⋅x,
где k — коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью тела. Знак минус перед правой частью уравнения указывает на противоположные направления силы упругости и удлинения x. Единицей жесткости в СИ является ньютон на метр (1 Н/м).
У каждого тела своя жесткость. Чем больше жесткость тела (пружины, проволоки, стержня и т. д.), тем меньше оно изменяет свою длину под действием данной силы.
Следует помнить, что закон Гука справедлив только для упругой деформации. Закон Гука хорошо выполняется только при малых деформациях. При больших деформациях изменение длины перестает быть прямо пропорциональным приложенной силе, а при очень больших деформациях тело разрушается.
