Изучение сил
Сила — это толчок или притяжение тела любой массы в результате взаимодействия тела с другим телом. Всякий раз, когда происходит взаимодействие между двумя телами, на каждое из тел действует сила. Силы существуют только в результате взаимодействия. Когда объект толкают или тянут, это называется силой. Сила, возникающая в результате действия, вызванного движением объекта.
Сила также имеет направление; а это значит, что это векторная величина, если величина или направление меняется, то она напрямую влияет на силу. Если направление силы и направление движения объекта противоположны, то сила уменьшается. Если объект находится в движении, то внешняя сила может изменить состояние или направление движения этого объекта. Состояние движения объекта обычно объясняют скоростью и направлением его движений.
Что такое Сила?
Силу можно определить как толчок или притяжение объекта любой массы и на любой поверхности. Любая приложенная сила вызывает изменение движения, состояния, формы, размера и т. д. объекта. Сила имеет как величину, так и направление, поскольку является векторной величиной. Его можно измерить с помощью пружинных весов, поместив предмет на конец крючка.
Силы бывают либо дальнего, либо ближнего порядка. Электростатические силы являются дальнодействующими силами, так же как гравитационная сила также является дальнодействующей силой.
Состояние «покоя» объекта считается, когда объект или тело имеют нулевую скорость, как —
1. Объект не может двигаться сам по себе.
2. Объект не может изменить свою скорость сам по себе.
3. Объект не может изменить свое направление сам по себе.
4. Объект не может измениться сам по себе.
5. Сила может заставить объект двигаться из состояния покоя.
6. Сила может изменить скорость движущегося объекта.
7. Сила может изменить направление движущегося объекта.
8. Сила может изменить форму объекта.
Изучение сил
Сила может изменить движение объекта, т. е. сила может заставить неподвижное тело двигаться; он может остановить движущийся объект; он может увеличивать или уменьшать скорость движущегося тела.
Силы в одном направлении
Силы, приложенные к объекту в одном и том же направлении, всегда суммируются друг с другом. Если на объект действуют две силы в одном и том же направлении, то результирующая сила равна сумме двух действующих на него сил. В этом случае это всегда приводит к большей силе, чем любая из отдельных сил по отдельности.
Пример: Два человека толкают тяжелую машину или любую тяжелую коробку в одном направлении.
Когда тяжелый груз перевозят из одного места в другое, многие люди прилагают усилия в одном и том же направлении, чтобы переместить ящик.
Силы в противоположном направлении
Если две силы действуют на объект в противоположных направлениях, результирующая сила, действующая на него, всегда представляет собой разность между двумя силами и действует в направлении силы, которая имеет большую величину.
Примеры: Два человека толкают тяжелый груз в противоположном направлении. Суммарная сила, действующая на объект, равна нулю, если две силы, действующие на него в противоположных направлениях, равны по величине, и если приложены какие-либо неравные силы, то ящик движется в направлении, в котором была приложена большая сила.
Люди, играющие в перетягивание каната, тянут веревку с противоположных сторон, и побеждает та команда, которая потянет ее с большей силой.
Величина и направление силы
Сила может быть больше или меньше другой в зависимости от силы величины. Чтобы полностью определить силу, мы должны также указать направление, в котором она действует на тело. Если изменяется направление или величина приложенной силы, соответственно изменяется и ее действие.
Эффект Силы
Сила может изменить состояние движения
Изменение либо скорости объекта, либо направления движения, либо того и другого описывается как изменение состояния его движения.
Пример: полевой игрок ловит мяч для крикета, летящий к нему с большой скоростью, и останавливает его. Игрок с битой бьет по мячу и меняет направление его движения.
Сила может изменить форму объекта
Форму объекта можно изменить с помощью силы. Мы используем его для получения требуемой формы объекта в некоторых случаях.
Пример: При нажатии на надутый воздушный шар двумя руками сжимает воздушный шар. При приготовлении теста мы меняем форму теста по мере необходимости.
Типы сил
В основном силы бывают двух видов:
- Контактные силы
- Бесконтактные силы или силы на расстоянии
Контактная сила
Контактная сила – это любая сила, которая требует контакта с поверхностью. Контактные силы вездесущи и ответственны почти за каждое видимое взаимодействие между макроскопическими материями. Некоторые из повседневных примеров, где работают контактные силы, толкают машину в гору или пинают мяч через комнату.
В основном существует два типа контактных сил;
- Сила трения
- Мышечная сила
Сила трения
Сила трения известна как противодействующая сила, которая препятствует движению одного тела по поверхности другого тела. Это абсолютно необходимо для движения любого объекта по другому. Это как необходимое зло, которое вредит и помогает. Его двойную функцию можно понять на примере ходьбы: мы можем идти, потому что есть трение, и мы идем с определенной низкой скоростью из-за противодействующей силы, создаваемой трением.
Трение — это сила между двумя поверхностями, которые скользят, соприкасаются или очень сильно пытаются скользить друг по другу. Трение всегда замедляет движущийся объект. Чем шероховатее становится поверхность, тем сильнее трение. Трение также производит тепло.
Сила трения имеет следующую формулу:
Where F= force of friction
coefficient of friction
N= normal reaction force
Мышечная сила
Сила, действующая на мышцы, называется мышечной силой тела. Все действия человеческого тела, такие как ходьба, поднятие тяжестей, бег, наклоны, происходят благодаря мышечной силе. Это контактная сила, потому что мышечная сила может проявляться только при физическом контакте, таком как ходьба, бег, прыжки и т. д. или мышечная сила называется контактной силой, потому что мышцы находятся в прямом контакте с объектом или телом, к которому прикладывается сила при приложении силы. сила. Проще говоря, это сила, возникающая в результате действия мышц, и контактная сила, поскольку между поверхностями существует контакт. Мышечная сила необходима всякий раз, когда происходит какое-либо движение тела. Вставание с сиденья, приготовление пищи, бег, прогулка, поднятие тяжестей, вставание с сиденья, скрещивание ноги и т. д. — все это требует мышечной силы.
Бесконтактные силы
Бесконтактная сила – это сила, действующая на объект без соприкосновения с ним. Одной из известных бесконтактных сил является гравитация, которая придает вес. Напротив, контактная сила - это сила, приложенная к телу другим телом, находящимся с ним в контакте, или, другими словами, силы, возникающие без контакта 2 или более вовлеченных объектов. Виды бесконтактных сил:
- Магнитная сила
- Электростатическая сила
- Сила гравитации.
Магнитная сила
Магнитная сила относится к притяжению или отталкиванию, которое возникает между электрически заряженными частицами из-за их движения. Это относится к силе, ответственной за действие электродвигателей и притяжение магнитов к кускам железа. Магнитная сила возникает из-за электромагнитной силы, одной из четырех фундаментальных сил природы, и вызвана движением зарядов. Другими словами, между двумя объектами, имеющими заряд с одинаковым направлением движения, существует сила магнитного притяжения. Поскольку у них противоположные заряды, они отталкиваются друг от друга.
Он рассчитывается по приведенной формуле:
Where, F= magnetic force
q= charge of moving particle
B= magnetic field
angle between velocity and magnetic field vectors
Электростатическая сила
Электростатическая сила — это сила притяжения и отталкивания между частицами, возникающая из-за их электрического заряда. Электрическая сила между неподвижными заряженными телами обычно известна как электростатическая сила. Ее также называют силой Кулона. Проще говоря, электростатическая сила — это сила, которая существует между электрически заряженными частицами или объектами, находящимися в состоянии покоя.
Примеры электростатических сил:
- Когда мы проводим лист бумаги с маслом в голове с помощью расчески, возникает электростатическая сила.
- Воздушные шары притягиваются к другому воздушному шару, когда один из них трется о волосы.
- Когда я глажу свою шелковую или хлопчатобумажную ткань и держу ее прямо перед собой, они просто прилипают к моему телу.
- Молния также является еще одним примером электростатической силы».
Это дается уравнением,
Where , F= electrostatic force of attraction
k= constant of proportionality
product of charges of two bodies
= square of the distance between the two bodies
Сила гравитации
Гравитация, также известная как гравитация или гравитационная сила, в механике универсальная сила притяжения, действующая между всеми материями. Все тела имеют вес или, другими словами, направленную вниз силу тяжести, которая пропорциональна их массе, возникающей из-за массы Земли. Гравитация — это ускорение Земли на свободно падающем объекте. Другими словами, гравитационная сила — это сила, с которой земля действует на все объекты на ней. Всякий раз, когда мы подбрасываем мяч, он падает на землю под действием силы тяжести. Благодаря этой силе вода из крана всегда течет вниз.
Он обозначается уравнением,
Where, F= gravitational force
G= universal gravitational constant
product of masses of two bodies
square of the distance between the two masses
Примеры проблем
Вопрос 1. Что такое сила?
Отвечать:
A force can be defined as a push or pull upon an object resulting from the object’s interaction with another object. Whenever there is an interaction between two objects, there is a force upon each of the objects either in the same or opposite direction.
Вопрос 2. Какие 5 примеров силы?
Отвечать:
There are many examples of forces in our everyday lives:
- The force we exert upon hitting the ball with the bat,
- Force of the hair brush on hair when it is being brushed.
- Force of our foot pushing on the pedal when we ride a bicycle.
- Measuring the weight of any material.
- Using our muscular force to lift the bucket.
Вопрос 3: Какова сила трения, действующая на тело, если коэффициент трения равен 0,40, а предложенная нормальная реакция равна 50 Н.
Отвечать:
As we know,
Given, N= 50N
0.40
Hence the frictional force is 20N.
Вопрос 4. Какова сила притяжения двух тел массами 4 кг и 2 кг соответственно, находящихся на расстоянии 4 м, и универсальная гравитационная постоянная, равная 
?
Отвечать:
As we know,
Putting the values from the question we get,
On solving we get
Вопрос 5. Чему равна электростатическая сила между двумя зарядами зарядов 3С и 4С, находящимися на расстоянии 4м с коэффициентом пропорциональности 1?
Отвечать:
As we know,
Putting the given values from the question in the equation we get
On solving we get F=0.75N.
Вопрос 6. Какое выражение используется для расчета магнитной силы?
Отвечать:
Magnetic forces can be calculated by the following equation
Where, F= magnetic force
q= charge of moving particle
B= magnetic field
