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

19 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

81952. Основи методики розвитку витривалості. Контроль за рівнем витривалості. Техніка прийому м’яча 44.8 KB
  Загальна витривалість - це здатність тривало виконувати роботу помірної інтенсивності при глобальному функціонуванні м’язової системи, по-іншому її ще називають аеробною витривалістю. Людина, яка може витримати тривалий біг в помірному темпі тривалий час, здатна виконати і іншу роботу...
81953. Республика Беларусь в системе мирохозяйственных связей. Внешняя торговля Республики Беларусь 46.47 KB
  Для того чтобы определить, насколько Беларусь интегрирована в систему мирохозяйственных связей, необходимо оценить степень вовлеченности республики в систему международного разделения труда и международного обобществления производства страны путем участия в МРТ, выяснить ее место и роль...
81954. Звезды и их эволюция 47.05 KB
  Поверхностный взгляд найдет сходство между звездами и планетами. Ведь и планеты при наблюдении простым глазом видны как светящиеся точки различной яркости. Планеты изменяют свое положение на небе, перемещаются из одного созвездия в другое и за год успевают пройти значительный путь...
81955. Электроснабжение механического цеха 93.42 KB
  Работа приемников электроэнергии зависит от ее качества. Качество электроэнергии и, в частности, например: отклонение напряжения, вызывает изменение скорости движения электроприводов, что уменьшает или увеличивает производительность механизмов.
81956. Значення й методи аналізу майна підприємства. Основні показники оцінки майнового стану підприємства 40.13 KB
  Неодмінною складовою переходу України до ринкових відносин є створення нових підприємницьких структур та приватизація підприємств. Цей перехід зумовив еволюцію відносин власності і типів субєктів господарювання в напрямку забезпечення їх розмаїття.
81957. Расчет экономической эффективности восстановления детали 1.09 MB
  В процессе работы любой машины происходит износ ее деталей. Это естественное изнашивание носит закономерный характер и происходит в результате трения сопрягаемых поверхностей деталей, тепловых и химических воздействий среды, изменения физико-механических свойств материала деталей вследствие старения и усталости.
81958. Современные средства обучения и технического оснащения классов в современной школе 134.5 KB
  Средства обучения – обязательный элемент оснащения образовательного процесса. Наряду с целями, содержанием, формами и методами обучения средства обучения являются одним из главных компонентов дидактической системы.
81959. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ В РАБОВЛАДЕЛЬЧЕСКОМ ОБЩЕСТВЕ 107 KB
  Особенности развития физической культуры в Древнем Риме. Физическая культура в государстве достигшем наивысшей ступени развития в эпоху древнего мира относится к числу наиболее противоречивых проблем истории физической культуры.
81960. Единица величины, основной принцип измерения, результат измерения 90.58 KB
  Таким образом получение информации о значениях физической величины как некоего числа принятых для нее единиц и есть главная задача измерений. А вторые неаддитивные величины прямо не измеряются так как они преобразуются в непосредственное измерение величины или измерение путем косвенных измерений.