Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Рассмотрим подробнее силы, которые изучаются в механике.
Группа гравитационных сил
Эта группа является результатом гравитационного взаимодействия, в котором участвуют все материальные объекты в Природе. В обычной жизни человека проявлением сил гравитационной природы является сила тяжести предметов и воздействие веса предмета на опору или подвес. Кроме того, выталкивающая сила в жидкостях, сила Архимеда – тоже имеет в своей основе гравитационную природу.
Особенностями формул, описывающих эти силы, является обязательное присутствие коэффициента, характеризующего гравитацию – либо гравитационную постоянную, либо ускорение свободного падения.
Группа сил упругости
Силы упругости имеют в своей основе не гравитацию, а электромагнетизм. С одной стороны, отрицательные электроны атомов притягиваются к положительным ядрам своего и соседних атомов. А с другой стороны – положительно заряженные ядра отталкиваются от соседних ядер, и отрицательно заряженные электронные оболочки отталкиваются от соседних оболочек. В покое все эти силы уравновешивают друг друга. При деформации равновесие нарушается, и возникает результирующая равнодействующая сила, стремящаяся вернуть форму тела к первоначальной.
Природа возникновения сил упругости сложна, но тела состоят из большого числа молекул и атомов, индивидуальные различия сил отдельных атомов нивелируются, в результате формулы для их определения принимают простой вид.
Группа сил трения
Силы трения имеют комбинированную природу. В их возникновении участвуют как составляющие гравитационной, так и электромагнитной природы. С одной стороны, эти силы порождаются весом тела, имеющего гравитационную природу, с другой – приложенной внешней силе, с любой природой, а с третьей – электромагнитными силами межмолекулярного взаимодействия.
За счет очень большого числа молекул в теле, индивидуальные различия действия сил для каждой молекулы нивелируются, и общая формула, описывающая силы трения, получается простой.
Общее и различия
Все силы в механике являются мерами взаимодействия тел. Все они подчиняются одним и тем же физическим законам, кроме того, все они являются векторами, которые можно складывать по геометрическим правилам, несмотря на их различную природу.
Однако силы эти описываются разными формулами, и имеют особенности, делающие их непохожими друг на друга.
Для четкого понимания различий, удобно составить таблицу сил в механике:
Что мы узнали?
Механика изучает силы трех групп: силы, имеющие в основе гравитацию, силы, имеющие в основу упругость, силы трения. Эти силы имеют различную природу, однако, они подчиняются общим основным законам динамики, могут быть приложены к одной точке, и могут складываться по правилам сложения векторов.
