Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы! (971242), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

по тем ускорениям, которые сила сообщает взаимодействующим телам; 2) по статическому проявлению силы — по деформациям, которые возникают во взаимодействующих телах (сжатие или растяжение пружины, прогиб поверхности, на которую давит тело, и т. п.), й 3. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛ Чтобы измерить силу, т.

е. найти ее величину, надо выбрать единицу силы, а затем сравнить с ней данную силу, измеряемую по статическому или динамическому проявлению. Заметим, что непосредственно можно сравнивать силы лишь по одному и тому же их проявлению. В данном параграфе мы изучим измерение сил по нх статическому проявлению. За единицу силы в этом случае принимают вес определенного тела. Весом называется сила, с которой тело, притягиваемое Землей, действует на другое тело, ис позволяющее ему двигаться к Земле (на опору, на подвес и т. п.). Если со временем не изменяются свойства тела (тело не крошится„не выветривается, на нем не образуется коррозия и т. д.), то его вес остается постоянным и определяется взаимодействием тела с Землей.

За единицу веса принят по международному соглашению вес определенного тела (эталона), изготовленного из сплава платины и иридия и хранящегося в Международном бюро мер и весов в г. Севре (около Парижа). Для сравнения действия измеряемой силы с действием единицы веса в качестве опоры или подвеса может быть выбрано любое тело. Но, чтобы измерения были точнее, тело должно при действии сил, близких по величине к интересующей нас, испытывать заметные деформации; кроме того, деформации, которые испытывает тело, должны однозначно определяться величиной этой силы (в пределах точности измерений).

Вес — векторная величина (зто следует из факта направления веса всегда к определенной точке земного шара). Поэтому способ измерения должен допускать геометрическое сложение измеренных сил. Для измерения сил в статике применяют обычно пружинные динамометры, или пружинные весы (рис. 28). Пружину динамометра (материал и диаметр проволоки, из которого она свита) подбирают так, чтобы удлинение ее атх было прямо пропорционально прикладываемым силам г (рис. 29). С помощью динамометра можно измерять силы по их статическому проявлению, т. е.

по деформациям пружины неподвижного динамометра. Кроме пружинных динамометров, в современ- динамометр. ной лабораторной практике используются динамо- метры, преобразующие механическое действие силы в электрические, магнитные и другие проявления ее действия. С помощью набора пружинных динамометров можно легко обнаружить векторный характер сил при их статическом проявлении. Для этого, очевидно, надо показать, что силы складываются геометрически. Возьмем стойку с двумя блоками (рис. 30). К небольшому кольцу прикрепим динамометры ОА и 08, к подвижным концам которых ак Рис. 29.

Линейная зависимость величины деформации от силы: ьк — улавкекке пр>мккн, и — сола. Рис. 30, Опыт, показывающий векторный характер сил прн их статическом проявлении. 53 подвесим на нитях, перекинутых через блоки, грузы известного веса 6, и бт. Если кольцо не удерживать, то под действием веса грузов 6, и 6, оно придет в движение. Чтобы удержать его в равновесии, надо приложить к кольцу силу, равную и противоположно направленную равнодействующей двух первых снл. Равнодействующая сил 6, и 6, направлена вверх и равна их геометрической сумме.

Подвесим к кольцу на динамометре ОС груз 6,, подобранный так, чтобы сила его веса удерживала кольцо в равновесии. Теперь, измерив углы а н Р и проведя простые вычисления, можно обнаружить, что показания динамометра ОС получаются из показаний дннамометров ОА и ОВ по правилу геометрического сложения. Условие равновесия кольца под действием трех сил, равных б„б„ба, можно записать в виде следующего векторного равенства: 6,+б,+б, =О.

4 4. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ДИНАМИКИ (ЗАКОН ИНЕРЦИИ) Сформулируем вначале законы динамики для движения материальной точки, т. е. для таких видов механического движения, при которых не играют роли размеры и форма тел. Движение будем изучать в системе отсчета, связанной с Землей, условно считая ее неподвижной. (Ниже покажем, как в законах, полученных при изучении движения тел относительно условно неподвижной Земли, учесть движение ее вокруг Солнца и собственное вращение.) Мы видели, что изменение состояния движения тел закономерно связано с действием сил.

Общность этой связи вскрыта Ньютоном в первом законе динамики. Всякое тело' продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить ато состояние„', На первый взгляд закон этот вызывает у читающего некоторое недоверие, поскольку он явно противоречит повседневному опыту. В окружающей действительности мы постоянно наблюдаем замедление движения и остановку тел при прекращении действия сил, вынуждающих их двигаться. Это объясняется тем, что в реальных движениях мы не можем избавиться от сил трения, которые заставляют тела в отсутствие других сил двигаться с отрицательным ускорением — замедленно.

т Под телом понимается материальная точка. а А. Н. Крылов, Сойраине трудов (И. Ньютон, Математические начала натуральной 4илософии, неревод), иад. АН СССР, 1936. 54 Опыт показывает, что, чем меньше трение, тем незначнтельнее изменяется скорость тела. Естественно предположить возможность равномерного прямолинейного движения в предельном случае исчезающе малого трения и вообще весьма слабых убывающих взаимодействий. (Изучение таких предельных условий часто приводит к обнаружению качественно новых, неочевидных свойств явлений и поэтому представляет особый интерес,) Рассматривая статические проявления сил, мы видели, что под действием нескольких сил, которые удовлетворяют векторному уравнню (3.1), тело остается в покое.

В ряде случаев тело под действием нескольких сил движется равномерно и прямолинейно. Например, трактор тянет плуг, на который действуют сила тяги трактора и в противоположном направлении сила сопротивления разрезаемой лемехами земли, трение лемехов и колес о землю и т. д. При некотором соотношении между силами плуг движется равномерно и прямолинейно. При равномерном и прямолинейном движении первый закон Ньютона позволяет считать комбинацию действующих сил динамически эквивалентной их отсутствию, или, другими словами, считать, что сумма этих сил равна нулю. Согласно первому закону динамики силы не являются первопричиной движения. И в отсутствие сил тела движутся. (На относительности понятий покоя и равномерного прямолинейного движения мы остановимся несколько ниже.) Первый закон динамики говорит о том„что если отсутствует обмен механическим движением между телами и нет перехода механического движения в другие виды движения материи н обратно, то состояние механического движения тел не изменяется.

В формулировке закона нет указания на то, относительно какой системы отсчета рассматривается движение тел. Однако если бы тела, с которыми связана система отсчета, находились под действием сил, то они двигались бы с переменной скоростью. Исследуемое тело относительно такой системы отсчета также двигалось бы неравномерно. Следовательно, закон предполагает, что тела отсчета свободны от действия сил и системы отсчета, связанные с ними, движутся равномерно н прямолинейно. Поскольку механическое движение — движение относительное (оно состоит в перемещении тел со временем друг относительно друга, и мы изучаем движение конкретных тел всегда относительно какимто образом выбранных тел отсчета), то, формулируя закон мехацикн, мы обязаны указать, для каких относительных движений он применим.

Сохраняется ли справедливость закона при переходе от одного относительного движения к другому, может быть подтверждено лишь опытной проверкой. Наконец, первый закон утверждает, что любоематернальноетело независимо от своей природы и состояния обладает свойством сох- 55 ранять в отсутствие действия сил состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения. Это свойство материальных тел носит название инерции.

Поэтому первый закон динамики часто называют законом инерции. Инерция тел проявляется также в том, что изменение движения тела под действием сил происходит не мгновенно, а протекает во времени. Обратимся к опыту, изображенному на рисунке 31. В зависимости от продолжительности действия силы на нить, привязанную к шару, результат опыта оказы)и вается различным. Если коротким рывком потянуть нижг~ нюю нить, она оборвется, а шар останется висеть на верхней нити. Если за нижнюю нить тянуть медленно, обрывается верхняя нить.

Характеристики

Список файлов лекций