Síly v mechanice. Jednotka síly v mechanice

Síly v mechanice se nejčastěji projevují v takovém pododdílu, jako je dynamika. Právě tam je studium pohybu těl při zohlednění sil působících na ně. O tom, jaké jsou síly v mechaniky, jakou povahu mají a jak je lze vypočítat, budeme dnes mluvit.

Jaký je základ dynamiky?

Jak již bylo řečeno, síly v mechanice se nejčastěji projevují právě v této části. A pokud ano, pak nebude nadbytečné vědět, co obecně je teoretická základní dynamika. Možná někdo už uhodl, že mluvíme o slavném Isaaku Newtonovi, nebo spíše o zákonech, které odvodil. Jednotka síly v mechanice, mimochodem, je právě proto, že nese jeho jméno.

Co mohou dělat Newtonovy zákony?

Umožňují nám vyřešit hlavní problém v případě, že jsou všechny síly působící v daném okamžiku času na vyšetřovaném těle známé. Předpokládejme, že tomu tak skutečně je a my je známe. Pak bez velkých obtíží zjistíte zrychlení platné pro tělo. Ovšem znalost toho, jaký modul a směr je zrychlení, nám před námi umožní nalézt rychlost těla v daném okamžiku. V důsledku toho můžeme určit pozici materiálového bodu, když chceme. Zde můžeme zdůraznit důležitost a inverzní problém. Ukázalo se, že pro řešení problémů zpočátku je nutné správně umístit síly v mechanice, jejichž vzorce budou uvedeny níže.

Povaha sil

Pokud otevříme učebnici, příručku fyziky nebo jiný referenční materiál a přejdeme na sekci mechaniky, uvidíme spoustu problémů z dynamiky, kde se nejčastěji setkáváme jen se třemi sílami. Jsou související s univerzální gravitací, třením a elasticitou. Hovoříme o každém z nich podrobněji. A možná začněte s prvním.

Tělo padá z výšky bez počáteční rychlosti

Takové případy se nazývají volný pád. Všechno, co nás obklopuje, je přitahováno naší planetě. Včetně sebe. Zde je možné určit tuto skutečnost síly univerzální gravitace. Nyní můžeme zanedbat odpor vzduchu, ačkoli tento přístup není vždy rozumný. Ale co máme? Pak se objeví, že všechna těla mají při volném pádu stejnou akceleraci. Ať už hodíme malou oblázku nebo skutečný dlážděný kousek - rychlost a doba pádu bude přibližně stejná.

Přidat do systému pružinu

Představte si, že na pružině je zavěšena pružina. Jako každý jiný subjekt se bude snažit padnout na zem. V tuto chvíli působí na něj síla přitažlivosti naší planety. Pokud je však pružina silná, bude se táhnout na určitý bod. Po tomto skončí pád těla a systém se dostane do stavu tzv. Mechanické rovnováhy. Dochází k ní, když na tělo působí několik sil, ale jejich součet je nulový. Jinými slovy, činnosti sil jsou kompenzovány.

Zde přichází logický závěr. Ukazuje se, že kromě gravitace váha na straně pružiny působí jinou silou, číselně rovnou přitažlivosti. Má velmi jednoduché jméno, dané fenoménem. Říká tomu síle elasticity. Jednotka síly v mechanice je univerzální a zde se rovná i jednomu Newtonovi.

Je zrychlení důvodem změny rychlosti?

Možná. Na první pohled všechno vypadá takto. Ale pokud budete hlouběji kopat, záležitost bude mít spíše zajímavý obrat. Je to nádherné Newtonův zákon (druhý), který uvádí, že síla se rovná součinu hmotnosti na akceleraci hlášené tělu. Zpočátku se může zdát (výlučně matematicky), že výkon je výsledkem. Ale ne, ve skutečnosti je pravý opak.

Představte si fotbalový míč, který je poražen. On je informován o moci, po kterém on získá nějaké zrychlení. Stejně tak v případě pohybu těla. Po překročení této nebo té vzdálenosti se zastaví. Zrychlení bude mít zápornou hodnotu, dokud se rychlost nebude rovnat nule. Můžeme okamžitě naznačit, že existuje určitá síla, která zpomaluje tělo, to je příčinou tohoto nejzávažnějšího zrychlení. A existuje. To je síla tření.

Moment síly. Mechanika: teoretická a technická

Moment síly se nazývá rotační síla vytvořená v důsledku otáčení vektoru síly vzhledem k implikovanému bodu nebo tělesu. Má rozměr Newtonu na metr. Podmínky výskytu jsou poměrně jednoduché. K tomu je postačující, že bod neleží na síle. Můžete definovat okamžik jako produkt síly a ramen. Nejjednodušším příkladem je utahování matice klíčem. Pevnost v teoretické mechaniky stěží odlišuje od jeho analogů v klasickém úseku, takže nemá smysl ponořit se pro podrobnější projednání. Vraťme se k základům, protože jsou mnohem důležitější.

Opět o síle pružnosti

Čtenář může vždy osobně ověřit, co se nyní řekne. Předpokládejme, že máme solidní tělo. Každé pevné tělo působí při změně tvaru, velikosti. Ale tyto operace nejsou nic jiného než obyčejná deformace, ne? Ale jaké jsou jeho druhy? Existuje pět základních typů deformace: protahování, stlačení, ohýbání, torze, střih.

Co se stane, když se pokusíte změnit tvar a velikost?

To už závisí na povaze těla. Deformace je obecně elastická a není elastická. Ale měli byste vědět, že v každém pokusu o změnu tvaru a velikosti těla se pokusí vrátit zpět. V případě, že je deformace v porovnání s původními rozměry malá, mohou být vytvořeny elastické síly. Jde o jinou záležitost, pokud je všechno pravý opak. Ale studium podobných procesů již provádí vědec Robert Hooke. Jeho experimenty, které široce pokrývaly proces deformace v tělech, které provedl v roce 1660.

Co udělal tento vědec?

Vzal pevnou tyč, která se začala protáhnout. Současně, jak se můžete domnívat, se pružná síla objevila uvnitř samotné tyče. Byla měřena při roztahování. Pro popis procesů v kvantitativním pojetí zavedl novou hodnotu, později nazvanou rozšíření. Toto není jiný než rozdíl v lineárních rozměrech těla v běžných a prodloužených stavech. Výsledky experimentu dokonce překvapily některé. Jak se ukázalo, v případě malých deformací mezi prodloužením a elastickou silou existuje přímý poměrný vztah. Zde máme další množství, které nazýváme koeficient elasticity. Záleží na tom, jaký materiál je vyroben z těla, a také na tom, jaké lineární rozměry má.