Сила. Маса тіла

Як показує досвід, будь-яка зміна швидкості тіла виникає під впливом інших тіл. У механіці процес зміни характеру руху під впливом інших тіл називають взаємодією тел. Для кількісної характеристики інтенсивності цієї взаємодії Ньютон ввів поняття сили. Сили можуть викликати не тільки зміна швидкості матеріальних тіл, але і їх деформацію. Тому поняттю сили можна дати наступне визначення: сила – кількісна міра взаємодії принаймні двох тіл, що викликає прискорення тіла або зміна його форми, або і те й інше разом.
Прикладом деформації тіла під дією сили є стисла або розтягнута пружина. Її легко використовувати в якості еталону сили: в якості одиниці сили береться пружна сила, що діє в пружині, розтягнутої або стиснутої в певній ступеня. Користуючись таким еталоном, можна порівнювати сили і вивчати їх властивості. Сили мають такими властивостями.
Сила є векторною величиною і характеризується напрямком, модулем (числовим значенням) і точкою докладання. Сили, прикладені до одного тілу, складаються за правилом паралелограма.
Сила є причиною прискорення. Напрямок вектора прискорення паралельно вектору сили.
Сила має матеріальне походження. Немає матеріальних тіл – немає сил.
Дія сили не залежить від того, знаходиться тіло в стані спокою або рухається.
При одночасній дії декількох сил тіло отримує таке прискорення, яке б воно отримало під дією результуючої сили.
Останнє твердження становить зміст принципу суперпозиції сил. В основі принципу суперпозиції лежить уявлення про незалежність дії сил: кожна сила повідомляє розглянутого тілу одне і те ж прискорення, незалежно від того, чи діє тільки i-й джерело сил або все джерел одночасно. Це можна сформулювати інакше. Сила, з якою одна частинка діє на іншу, залежить від радіус-векторів і швидкостей тільки цих двох частинок. Присутність інших частинок на цю силу не впливає. Це властивість називається законом незалежності дії сил або законом парного взаємодії. Область застосовності цього закону охоплює всю класичну механіку.
З іншого боку, для вирішення багатьох завдань буває необхідно знайти кілька сил, які своїм спільною дією могли б замінити одну дану силу. Таку операцію називають розкладанням цієї сили на складові.
З досвіду відомо, що при однакових взаємодіях різні тіла неоднаково змінюють свою швидкість руху. Характер зміни швидкості руху залежить не тільки від величини сили і часу її дії, а й від властивостей самого тіла. Як показує досвід, для даного тіла ставлення кожної сили, що діє на нього, до повідомляємо цією силою прискорення є величиною постійною. Це відношення залежить від властивостей прискорюється тіла і називається інертною масою тіла. Таким чином, маса тіла визначається як відношення сили, що діє на тіло, до повідомляємо цією силою прискорення. Чим більше маса, тим більша сила потрібна для повідомлення тілу певного прискорення. Тіло як би чинить опір спробі змінити його швидкість. Властивість тіл, яке виражається у здатності зберігати в часі свій стан (швидкість руху, напрямок руху або стан спокою), називається інертністю. Мірою інертності тіла є його інертна маса. При однаковому впливі з боку оточуючих тел одне тіло може швидко змінювати свою швидкість, а інше в тих же умовах – значно повільніше (рис. 2.2). Прийнято говорити, що другий з цих двох тіл має більшу інертністю, або, іншими словами, друге тіло має більшою масою. У Міжнародній системі одиниць (СІ) маса тіла вимірюється в кілограмах (кг). Поняття маси не можна звести до більш простим поняттям. Чим більше маса тіла, тим менше прискорення воно придбає під дією однакової сили. Чим більше сила, тим з більшим прискоренням, а отже, і більшою кінцевою швидкістю буде рухатися тіло.

Посилання на основну публікацію