Номер 3, страница 70 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 8. Силы в механике. Сила упругости - номер 3, страница 70.

Условие.

3. Расскажите, какие виды сил рассматривают в механике.

Решение.

В механике, разделе физики, изучающем движение тел и взаимодействия между ними, рассматривается несколько фундаментальных и производных видов сил. Сила является векторной физической величиной, служащей мерой интенсивности воздействия на данное тело со стороны других тел. Вот основные виды сил:

Сила тяжести

Это сила, с которой любое тело, обладающее массой, притягивается к Земле (или другому астрономическому объекту). Она является частным случаем гравитационной силы. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли. Её модуль вычисляется по формуле: $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения, которое у поверхности Земли составляет примерно $9.8 \, м/с^2$.

Вес тела

Это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес вследствие гравитационного притяжения. Важно отличать вес от силы тяжести: сила тяжести приложена к самому телу, а вес — к опоре или подвесу. В состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения вес тела по модулю равен силе тяжести ($P=mg$). Однако при движении с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально, вес изменяется: $P = m(g \pm a)$. Состояние невесомости соответствует ситуации, когда тело не давит на опору ($P=0$).

Сила упругости

Это сила, возникающая в теле при его деформации (изменении формы или размеров) и стремящаяся вернуть тело в первоначальное состояние. Эта сила имеет электромагнитную природу. При малых упругих деформациях её величина описывается законом Гука: $F_{упр} = -k \cdot \Delta x$, где $\text{k}$ — коэффициент жёсткости материала, а $\Delta x$ — величина деформации (удлинение или сжатие). Знак «минус» показывает, что сила упругости направлена в сторону, противоположную смещению. Частными случаями силы упругости являются:

• Сила нормальной реакции опоры ($\text{N}$) — сила, действующая на тело со стороны опоры и направленная перпендикулярно (нормально) к поверхности соприкосновения.
• Сила натяжения нити ($\text{T}$) — сила упругости, возникающая в натянутой нити (или тросе, верёвке) и направленная вдоль нити.

Сила трения

Это сила, возникающая в месте соприкосновения тел и препятствующая их относительному движению. Она также имеет электромагнитную природу. Различают несколько видов трения:

• Сила трения покоя — действует, когда тела неподвижны друг относительно друга. Она равна по модулю внешней силе, пытающейся сдвинуть тело, и направлена против неё. Максимальное значение силы трения покоя пропорционально силе нормальной реакции.
• Сила трения скольжения — действует, когда одно тело скользит по поверхности другого. Она направлена в сторону, противоположную направлению относительной скорости. Её модуль вычисляется по формуле: $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — коэффициент трения скольжения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры.
• Сила трения качения — возникает, когда тело катится по поверхности. Как правило, она значительно меньше силы трения скольжения.

Выталкивающая сила (Сила Архимеда)

Это сила, действующая на тело, погружённое в жидкость или газ. Она направлена вертикально вверх и равна по модулю весу жидкости или газа в объёме, вытесненном телом. Рассчитывается по формуле: $F_A = \rho_{ж(г)} \cdot g \cdot V_т$, где $\rho_{ж(г)}$ — плотность жидкости или газа, а $V_т$ — объём погружённой части тела.

Сила сопротивления среды

Это сила, действующая на тело при его движении в жидкой или газообразной среде. Она всегда направлена против скорости движения тела. Её величина зависит от скорости, формы и размеров тела, а также от свойств самой среды (её плотности и вязкости).

Ответ: В механике рассматривают следующие основные виды сил: сила тяжести, вес тела, сила упругости (включая силу реакции опоры и силу натяжения нити), сила трения (трение покоя, скольжения и качения), выталкивающая сила (сила Архимеда) и сила сопротивления среды.