Сила

На этом уроке вы:

• узнаете, что сила является мерой взаимодействия тел и характеризуется величиной, направлением и точкой приложения.

Ключевые слова: сила, единица силы — ньютон.

Рассматривая явление инерции, мы убедились, что тела изменяют свою скорость только под действием на них других тел. И это изменение тем больше, чем сильнее воздействие другого тела. Поэтому в физике возникла необходимость ввести физическую величину, которая характеризовала бы степень воздействия тел друг на друга. Физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, в результате которого тело или отдельные его части изменяют свою скорость, называется силой.

Проведем опыт. Возьмем три одинаковых по массе шарика: шарик 1 — медный, шарик 2 — стальной, а шарик 3 — шарик-магнит. Намагниченный шарик 3 закреплен на гладком горизонтальном столе. Пусть медный и стальной шарики катятся равномерно и прямолинейно со скоростью $\vec{v}$ (рис. 14.1).

Рис. 14.1

Если бы не было намагниченного шарика, то стальной шарик двигался бы по траектории, отмеченной пунктиром. Однако стальной шарик, по мере приближения к намагниченному шарику, будет изменять траекторию и скорость своего движения. Скорость шарика возрастет до какого-нибудь значения $v_1$. Это можно объяснить только тем, что на него действует сила со стороны намагниченного шарика. А на медный шарик шарик-магнит не действует, поэтому он не изменит свою траекторию и скорость движения. Заменив шарик-магнит на более мощный, можно увидеть, что магнит будет сильнее притягивать стальной шарик и скорость его движения возрастет, например, до значения $v_2$ (за тот же промежуток времени, что и в первом опыте).

Таким образом, взаимодействие с другими телами приводит к тому, что скорость тела меняется. В этом случае говорят, что на тело действует сила.

Итак, сила — мера взаимодействия тел. Ее обозначают буквой $\vec{F}$. Сила — величина векторная, так как кроме численного значения она характеризуется и направлением своего действия. Сила измеряется с помощью особого физического прибора, который называется динамометром. Устройство и принцип действия этого прибора мы рассмотрим в §18.

В Международной системе единиц СИ за единицу силы принят ньютон (Н). Эта единица названа в честь великого английского физика Исаака Ньютона. Используются и бо́льшие, чем ньютон, единицы силы — килоньютон (кН), меганьютон (МН) и др.

Принято изображать силу стрелкой, начало которой приложено к телу, а конец показывает направление действия силы (рис. 14.2). Длина отрезка условно изображает в некотором масштабе величину силы.

Рис. 14.2

Большое значение имеет и то, к какой точке тела приложена сила. Вам хорошо известно, что открыть дверь, толкая ее близко от петель, гораздо труднее, чем воспользовавшись ручкой. Кроме того, действие силы на тело зависит и от времени ее действия, и от площади, на которую она действует, и от точки ее приложения.

Приведенное выше определение силы не раскрывает полностью это сложное понятие. В старших классах мы еще вернемся к его изучению.

Вопросы

1. Почему возникла необходимость введения понятия силы?
2. Как сила влияет на характер движения тела?
3. Каким прибором измеряют силу?
4. Назовите единицы измерения силы.

Творческая мастерская

Объясните.

1. Как на рисунке верно показать действие силы на тело?
2. Приведите примеры, доказывающие, что сила — векторная величина.

Анализируйте. Что происходит с футбольным мячом в момент удара по нему и сразу же после него?