Pe corp, care se odihnește relativ la Pământ, forța gravitațională
Atracție îndreptată spre centrul Pământului și reacția suprafeței. Reacția se abate de la normal la suprafață cu un unghi a, astfel încât reacția rezultantă a suprafeței Pământului R și a forței gravitaționale dau o forță centripetală care asigură o accelerație normală când corpul se rotește împreună cu suprafața Pământului.
O forță egală cu magnitudinea reacției și direcționată spre ea se numește greutatea corporală.
Într-un sistem legat de Pământ, corpul este în repaus, deci este necesar să se introducă forța centrifugă de inerție.
Așa cum se poate observa din (167) și (168), greutatea corporală este maximă la poli și este minimă la ecuator. Abaterea forței de greutate de pe raza Pământului este maximă la o latitudine de p / 4 și este zero la poli și ecuator.
Forțe de frecare. Fricțiune uscată.
Forțe de frecare alunecare.
Fricțiunea uscată (externă) se numește forțele de rezistență la mișcare, care apar atunci când mișcarea relativă a unui corp solid pe suprafața alteia. Forțele de rezistență la mișcare sunt determinate de prezența micro- și macroroughnesses a suprafețelor de corpuri de frecare și de interacțiunea dintre ele. Când o suprafață solidă alunecă de-a lungul celeilalte în planul de contact al corpurilor, forțele apar direcționate opus vitezei relative. Aceste forțe sunt numite forțe de frecare alunecoase. Principalele legi și regularități pentru forțele de frecare alunecare sunt obținute experimental. Legea Coulomb determină magnitudinea forțelor de frecare alunecoase:
unde: Fτρ - forța de frecare alunecătoare, N - componenta normală a reacției de suprafață, k - coeficientul de frecare al culisantului.
Coeficientul de frecare alunecare k este o cantitate fără dimensiuni și este determinată de natura și starea suprafețelor corpurilor de frecare.
În plus față de legea lui Coulomb, au fost stabilite un număr de legi experimental pentru fricțiunea de alunecare printre care se utilizează cel mai adesea următoarele:
1. Când încercați să mutați un corp deasupra suprafeței celuilalt în planul de contact, apar forțele, rezistențele variază de la zero la valoarea limită, numită forța de fricțiune de odihnă.
2. Odată cu creșterea vitezei relative a corpurilor de frecare, forțele de frecare scad mai întâi și apoi încep să crească.
3. Forțele de frecare sunt mai mici decât suprafețele de frecare mai grele.
Forțele de forță ale laminării.
Frecarea la rulare are loc atunci când un corp rigid se rotește deasupra suprafeței celuilalt. Când încercați să mutați corpul de-a lungul suprafeței altui în planul de contact,
forță care împiedică acest lucru (figura 43).
Să presupunem că ambele corpuri sunt absolut rigide, nedeformabile. În acest caz, componenta normală a reacției trece prin punctul de tangență și centrul de masă al rolei (considerăm că este un corp omogen, simetric, de exemplu, un cilindru). Cu un astfel de model, orice forță de orice dimensiune poate determina rola să se rostogolească, adică rezistență la mișcare.
nu apare. Mai mult, forța ar trebui să producă o accelerație unghiulară pentru orice forță de orice amploare. care este contrară experienței.
Rezistența la rulare poate apărea dacă reacția normală se deplasează în raport cu diametrul vertical al rolei în direcția mișcării. Acesta este cazul în cazul în care presiunea rolei de pe suprafață nu este în punctul, ci peste suprafața și intensitatea presiunii va fi mai mare decât diametrul vertical al rolei, așa cum se arată în Fig. 44.
În consecință, suprafața trebuie să fie deformată, iar deformările vor fi asimetrice în raport cu diametrul vertical.
Să presupunem că forța determină rola uniformă a rolei, i.
Aici (coeficientul de frecare la rulare) este o cantitate dimensională. Sensul său este "umărul" componentei normale a reacției suprafeței.
Frecarea vâscoasă apare atunci când straturile de lichid sau gaz se mișcă relativ. Legile fundamentale ale fricțiunii vâscoase sunt obținute printr-o metodă experimentală.
Newton a stabilit că dacă, sub acțiunea forței, pătratul de zonă se mișcă uniform cu viteza relativă față de locație (figura 45)
Forțele de rezistență la mișcare (forțele de frecare vâscoasă) acționează pe platforma în mișcare:
unde este distanța dintre zone (straturi), este coeficientul de frecare vâscos determinat de proprietățile unui mediu vâscos care umple spațiul dintre locații.
Atunci când se deplasează corpurile într-un mediu vâscos, acționează prin rezistența la mișcare.
Stokes a făcut o expresie pentru aceste forțe. La viteze reduse.
unde: - forța Stokes a rezistenței; - densitatea mediului; - viteza corpului; - coeficientul determinat de geometria corpului; - zona proiecției corpului pe planul perpendicular pe direcția mișcării.
10.4. Mișcarea corpurilor într-un mediu rezistent.
La viteze suficient de mari ale corpurilor (sau în cazul în care forma corpului este slab raționalizată), forțele Stokes devin proporționale cu pătratul vitezei:
Să presupunem că corpul începe să cadă sub acțiunea gravitației într-un mediu rezistent. Dacă nu luăm în considerare forța lui Archimedes, scriem:
Odată cu trecerea timpului, viteza corporală crește, iar forța Stokes crește și ea. În cele din urmă, forțele de gravitație și Stokes sunt echilibrate, după care mișcarea uniformă a corpului începe cu o viteză constantă. Să determinăm dependența vitezei de calea parcursă de corp și valoarea vitezei la starea de echilibru. Pentru a face acest lucru, mai întâi convertiți (194):
Integrarea (195), obținem:
Constanta de integrare se găsește din condițiile inițiale (x = 0 și = 0):
Înlocuind (197) în (196), obținem
După o perioadă suficient de lungă (), viteza corpului încetează să se schimbe. În consecință, viteza la starea de echilibru este
(178) și (179) și dau soluția dorită la problema prezentată.
Reziliența se referă la proprietatea de a restabili o formă și volum temporar pierdute, iar deformările reprezintă o schimbare a formei și volumului corpului însuși. Motivul elasticității este prezența forțelor simultane prezente de interacțiune între particulele corpului de atracție () și repulsie (). Egal cu aceste forțe este:
Figura 46 prezintă graficele forței de repulsie reciprocă (1), atracția (2) și rezultatul acestor forțe (3). La distanța dintre particulele care interacționează, rezultatul este egal cu zero (poziția de echilibru). la <преобладают силы отталкивания, а при> forță de atracție.
Energia potențială de interacțiune la distanță între particule:
. .
Graficele energiei potențiale a forțelor repulsive (1), a atracției (2) și a rezultatului (3) sunt prezentate în figura 47:
Trimiteți-le prietenilor: