În mecanica clasică, forțele sunt clasificate în funcție de sursa care le-a determinat apariția, gravitaționale și electromagnetice. Forțele electromagnetice includ forțele de frecare și forțele elastice. Forțele gravitaționale și electromagnetice sunt numite fundamentale. Forțele fundamentale sunt exprimate prin formule exacte. Astfel, modulul forței interacțiunii gravitaționale a două puncte materiale este direct proporțional cu produsul maselor lor 77 și m2 și invers proporțional cu pătratul distanței r dintre ele:
Această formulă este o expresie matematică a legii gravitației universale.
În mecanică, sunt cunoscute trei metode de acțiune directă a forțelor asupra corpului: presiune, împingere, impact. Acesta este, respectiv, planul de la sol, avionul în zbor, ciocanul care lovește partea.
Dacă atârnă corpul (Figura 2.4) sau îl puneți pe suport (Figura 2.5), acesta se va odihni în raport cu Pământul. În ambele cazuri, forța gravitației este contrabalansată prin forță. care se numește suspensie sau reacție de sprijin. Reacția suspensiei sau a suportului este forța cu care
corpul acționează un alt corp, limitând mișcarea primului. Prin a treia lege a puterii lui Newton. care acționează asupra corpului umeraș (Fig. 2.4) sau suportul (Fig. 2.5), este forța modulo și îndreptate în sens opus acestuia. În cadrul relației legate de Pământ, forța acționează asupra fiecărui corp. unde g se numește accelerația datorată gravitației. Toate corpului, după cum reiese din cele de mai sus, care se încadrează cu aceeași accelerație g = 9,81 m / s 2. Această forță, așa cum sa arătat mai sus, se numește gravitație, din care de suspendare sau de sprijin acționează asupra organismului. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, relația trebuie să țină cont. Gravitatea și greutatea corporală se aplică diferitelor corpuri: greutatea - la suspensie sau sprijin: gravitatea - la corpul însuși. Ecuația G = F = mg se efectuează numai în cazul în care suspendarea sau susținerea și, prin urmare, organismul în repaus în raport cu pământul (fig. 2.6).
Să scriem a doua lege a lui Newton :. Alegem direcția axei de coordonate și proiectăm fiecare vector al ecuației scrise pe această axă.
ta = mg-N; N = mg - ta; N = m (g - a); N = P, P = m (g - a).
Evident, pentru a = g, organismul va înceta să acționeze asupra suspendării - greutatea corpului va fi zero, adică va exista o stare de greutate. Starea de lipsă de greutate în condițiile formulate va fi de asemenea experimentată de pilot, care se află într-un luptător, se deplasează în sus sau în jos cu accelerație. O navă spațială care se află într-o orbită apropiată de pământ, cu un motor inactiv, se mișcă cu accelerația g. Prin urmare, obiectele și corpurile din interiorul navei se află într-o stare de greutate. Aceasta înseamnă că ele nu exercită presiune asupra suportului sau a suspensiei. În acest sens, următoarele informații sunt de interes. Organele interne ale astronauților încetează să mai exercite presiune asupra organelor de mai jos. Întregul corp încetează să mai preseze scheletul în ansamblu. După o lună în spațiu, o persoană simte o schimbare tangibilă a corpului. Nici unul dintre astronauții, după un zbor lung, nu a putut ieși în mod independent din vehiculul de coborâre datorită faptului că există atrofie a mușchilor, "înmuierea oaselor și redistribuirea fluidului în organism".
Această problemă a fost subliniată de către K. E. Tsiolkovsky și a propus să creeze o gravitate artificială datorită rotației navei în jurul oricărei axe. În prezent, cosmonauții pe simulatori speciali efectuează seturi de exerciții care vizează, cel puțin într-o anumită măsură, reducerea impactului negativ al greutății.
Numeroase experimente cu cultivarea în condiții de greutate a diferitelor plante, variind de la cele mai primitive la grâu, s-au încheiat fără succes. De multă vreme, ființele vii, de la păianjeni la melci și mlaștini, nu puteau trăi la stație.
Pentru ca organismul să depășească acțiunea gravitațională a Pământului, energia sa cinetică inițială ar trebui să fie nu mai puțin decât să depășească gravitatea. Viteza cu care energia cinetică a unui corp este egală cu această lucrare se numește a doua viteză cosmică sau viteza de scăpare sau viteza parabolică. Aici m și R sunt masa și raza obiectului astronomic, față de care se determină viteza; Este constanta gravitațională. A doua viteză cosmică servește ca o caracteristică a stabilității unui sistem material, ale cărui componente sunt ținute împreună de sisteme gravitaționale. Cu cât rata de evacuare este mai mare, se caracterizează printr-un obiect cosmic (nori de gaz, planetă, stea, sistem solar, galaxie), cu atât mai greu este ca organismele sau particulele să-și depășească atracția. Datorită temperaturii ridicate a suprafeței (și, prin urmare, a energiei cinetice medii), Soarele pierde o masă egală cu 100-1000 kg / s.
Forța este capabilă să deformeze corpul, adică să-și schimbe părțile constitutive unul față de celălalt. Se numește o forță deformantă. În conformitate cu a treia lege a lui Newton, în interiorul corpului deformat apare o forță contracurentă, egală cu magnitudinea forței deformante. Forța opusă se numește forța elasticității. Forțele elastice se datorează interacțiunii dintre molecule și atomi ai corpului și, în cele din urmă, după cum sa menționat în paragraful anterior, sunt de natură electrică.
Sunt cunoscute următoarele tipuri de deformări ale corpurilor: întindere sau compresiune liniară, torsiune, forfecare, îndoire. Fiecare dintre deformări determină o forță elastică corespunzătoare. R. Hook, pe baza datelor experimentale, a stabilit că forța elastică, care are loc cu mici deformări de orice fel, este proporțională cu magnitudinea deplasării # 916; x (Legea lui Hooke):
unde k este rigiditatea corpului. kg / s 2. „minus“ semn indică direcțiile opuse ale forței elastice și părțile corpului de deplasare în timpul deformării.
Să presupunem că o tijă de lungime x și o zonă de secțiune transversală, așa cum se arată în Fig. 2.7, se aplică o forță de deformare F ¢. Sub acțiunea acestei forțe, tija va fi extinsă cu o sumă Iar extensia este proporțională cu forța de deformare și lungimea inițială a tijei x și invers proporțională cu aria s din secțiunea transversală: (E) = Fx (Es), m. De aceea
unde E este modulul elastic sau modul Young. Este evident că E = F x x / (s # 916; x), Pa. la # 916; x = 1 m, și s = 2 E = F ¢, adică substanțe modulului este raportul dintre rezistența la întindere a tijei de acest material de două ori, la suprafața secțiunii transversale a barei de 1 m 2.
Forța care împiedică alunecarea corpurilor de contact una față de cealaltă se numește forța de frecare alunecătoare sau pur și simplu frecare alunecătoare. Forța de frecare este direcționată de-a lungul suprafețelor corpurilor de contact în direcția opusă vitezei de mișcare a unui corp față de celălalt (figura 2.8). Prin urmare, fricțiunea este rezultatul interacțiunii corpurilor. Fricțiunea previne mișcarea lor relativă. Această frecare este numită externă. Dacă se produce frecare între părțile individuale ale aceluiași corp, se numește frecare internă (fluxul unei picături și un lichid elastic). Frecarea între suprafețele de contact ale două corpuri solide în absența unui strat intermediar de lichid și gaz între ele se numește frecare uscată. Frecarea care are loc atunci când un corp rigid se mișcă într-un mediu lichid sau gazos sau invers este numit vâscos, mai rar lichid.
Fricțiunea uscată este împărțită în fricțiune de repaus atunci când nu există mișcare a corpurilor de contact și frecare alunecătoare atunci când există o mișcare relativă a corpurilor de contact. Forța maximă de fricțiune de repaus este egală cu cea mai mică forță exterioară care provoacă alunecarea corpurilor. Din momentul în care începe mișcarea, forța de frecare scade.
Fricțiunea de alunecare este cauzată de rugozitatea suprafețelor și, prin urmare, de implicarea reciprocă a proeminențelor suprafețelor de contact. Pentru suprafețe netede, principala cauză a fricțiunii este forțele interacțiunii intermoleculare a suprafețelor de contact. Din experiență rezultă că forța de frecare Ftr. este proporțională cu forța N. Apăsând corpurile învecinate una față de cealaltă
unde k este coeficientul de frecare alunecare. Coeficientul de frecare alunecător depinde de natura substanței, de calitatea tratamentului de suprafață al corpurilor.
Reducerea frecării poate fi obținută prin utilizarea roților, rolelor, rulmenților cu bile și a rolelor, adică prin înlocuirea alunecării de rulare. Coeficientul de frecare la rulare este de zece ori mai mic decât coeficientul de frecare alunecător. Forța de frecare a rolei este invers proporțională cu raza corpului rotativ.
unde # 951; - coeficientul de frecare la rulare, care depinde de proprietățile materialului corpurilor de contact. m; .N - forța normală de presiune; R este raza corpului rotativ.
Fricțiunea joacă un rol fundamental în natură și tehnologie. Prin frecare, toate tipurile de energie sunt transformate ireversibil în căldură.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: