32733

Сила тяжести и вес тела. Упругие силы. Силы трения

Доклад

Физика

Силы трения. Сила трения Трение – один из видов взаимодействия тел. Трение как и все другие виды взаимодействия подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения то такая же по модулю но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения как и упругие силы имеют электромагнитную природу.

Русский

2013-09-05

43.5 KB

18 чел.

8.Сила тяжести и вес тела. Упругие силы. Силы трения.

Частным, но крайне важным для нас видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле. Эту силу называют силой тяжести. Согласно закону всемирного тяготения, она выражается формулой

, (1)

где m – масса тела, М – масса Земли, R – радиус Земли, h – высота тела над поверхностью Земли. Сила тяжести направлена вертикально вниз, к центру Земли.

Силой тяжести называется сила, действующая на любое находящееся вблизи земной поверхности тело. 

Она определяется как геометрическая сумма действующей на тело силы гравитационного притяжения к Земле и центробежной силы инерции , учитывающей эффект суточного вращения Земли вокруг собственной оси, т.е. . Направление силы тяжести является направлением вертикали в данном пункте земной поверхности.

НО величина центробежной силы инерции очень мала по сравнению с силой притяжения Земли (их отношение составляет примерно 3∙10-3), то обычно силой  пренебрегают. Тогда .

Вес тела

Вес тела – это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес. 

По третьему закону Ньютона обе эти силы упругости равны по модулю и направлены в противоположные стороны. После нескольких колебаний тело на пружине оказывается в покое. Это значит, что сила тяжести по модулю равна силе упругости Fупр пружины. Но этой же силе равен и вес тела.

Таким образом, в нашем примере вес тела, который мы обозначим буквой , по модулю равен силе тяжести:

.

       Под действием внешних сил возникают деформации (т.е. изменение размеров и формы) тел. Если после прекращения действия внешних сил восстанавливаются прежние форма и размеры тела, то деформация называется упругой. Деформация имеет упругий характер в случае, если внешняя сила не превосходит определенного значения, называемого пределом упругости.

Упругие силы возникают во всей деформированной пружине. Любая часть пружины действует на другую часть с силой упругости  Fупр.

       Удлинение пружины пропорционально внешней силе и определяется законом Гука:

 

 

k  – жесткость пружины. Видно, что чем больше  k, тем меньшее удлинение получит пружина под действием данной силы.

Так как упругая сила отличается от внешней только знаком, т.е.  Fупр = –Fвн, закон Гука можно записать в виде

,
Fупр = –kx.

Сила трения

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя.

Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (Fтр)max. Если внешняя сила больше (Fтр)max, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и, вообще говоря, зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя.

Fтр = (Fтр)max = μN.

 

Коэффициент пропорциональности μ называют коэффициентом трения скольжения.

Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Обычно коэффициент трения меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей.

При движении твердого тела в жидкости или газе возникает сила вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.

Сила вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При достаточно малых скоростях Fтр ~ υ, при больших скоростях Fтр ~ υ2. При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы тела.

Силы трения возникают и при качении тела. Однако силы трения качения обычно достаточно малы. При решении простых задач этими силами пренебрегают.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51493. Установка нескольких операционных систем на один жесткий диск 152.5 KB
  Если хотите использовать только операционные системы семейства Windows в том числе Windows 2000 или Windows XP то без менеджера загрузки можно обойтись каждая из этих ОС имеет встроенный менеджер загрузки который в начальной стадии запуска компьютера предлагает меню для выбора запускаемой операционной системы. Если же кроме Windows хотите использовать другие операционные системы например Linux то без менеджера загрузки вам не обойтись. Windows NT 2000 XP Различные версии Windows NT и Windows 2000 имеют следующие ограничения:...
51494. Установка нескольких операционных систем на разные жесткие диски 61 KB
  Предположим что в компьютере уже есть жесткий диск № 1 с тремя операционными системами: Windows 2000 в первом первичном разделе; Windows ХР во втором первичном разделе; Linux в логическом разделе. Допустим требуется подключить еще один чистый жесткий диск № 2 и установить на него следующие операционные системы: Windows XP в первый первичный раздел; Windows 2000 во второй первичный раздел Linux другую разновидность в логический раздел. Первичный раздел №1 Первичный раздел №2 Логические разделы Windows 2000 Windows XP Linux...
51495. Установка и настройка сервера Lotus Domino 1.55 MB
  Lotus Notes является платформой для построения приложений автоматизации управленческих и документных процессов. Особенностью системы является объектно-ориентированная архитектура, благодаря которой возможно создание информационных систем, автоматизирующих работу со сложно-структурированными данными и неформализованными динамическими процессами.
51496. Основы маркетинга 243.5 KB
  ОТКРЫТИЕ МАРКЕТИНГА Вступительная статья Это что ирония Отнюдь. На такой вывод наталкивает сам факт появления книги Основы маркетинга с переводом которой знакомит советского читателя издательство Прогресс. Ее автор Филип Котлер профессор маркетинга Северо-Западного университета США один из активных деятелей Американской ассоциации маркетинга.
51497. Социальные основы маркетинга: удовлетворение людских потребностей 411.5 KB
  Дать определение маркетинга и рассказать о его роли в экономике. Рассказать чего именно ждут от системы маркетинга покупатели продавцы и рядовые граждане. Повседневное воздействие маркетинга на потребителей Маркетинг затрагивает интересы каждого из нас в любой день пашей жизни.
51498. Системы маркетинговых исследований и маркетинговой информации 540.5 KB
  Рассказать о значении информации для фирмы. Маркетинговые исследования ― залог успеха шампуня и кремаополаскивателя Агри Шампунь Агри и кремополаскиватель Агри фирмы Джонсон вакс оказались двумя из самых успешных новинок последнего времени в категории средств личной гигиены. А для специалистов фирмы Фреда Нордина и Нила Деклерка за успехом этих товаров стоит почти десятилетие напряженного труда который называют еще проведением маркетинговых исследований. Отделу исследований и разработок фирмы дали задание создать обезжиренный...