Номер 4, страница 67 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

4. По какой формуле можно вычислить силу?

Выбор формулы для вычисления силы зависит от ее природы и физического контекста. Существует множество формул для расчета различных видов сил. Ниже приведены наиболее важные из них.

Второй закон Ньютона

Это наиболее общая и фундаментальная формула в классической механике, которая связывает силу, действующую на тело, с его массой и ускорением. Она используется для нахождения равнодействующей силы.

$F = ma$

где $F$ — равнодействующая сила, измеряемая в ньютонах (Н), $m$ — масса тела в килограммах (кг), а $a$ — ускорение, сообщаемое силой телу, в метрах на секунду в квадрате (м/с²).

Сила тяжести

Это частный случай гравитационной силы, действующей на тело вблизи поверхности крупного небесного объекта, например, Земли.

$F_{тяж} = mg$

где $m$ — масса тела (кг), а $g$ — ускорение свободного падения (для Земли его значение принимается примерно равным $9,8 \, м/с²$).

Закон всемирного тяготения

Эта формула описывает силу гравитационного притяжения между любыми двумя телами во Вселенной.

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

где $G$ — гравитационная постоянная ($ \approx 6,67 \cdot 10^{-11} \, Н \cdot м²/кг² $), $m_1$ и $m_2$ — массы взаимодействующих тел (кг), а $r$ — расстояние между их центрами масс (м).

Сила упругости (Закон Гука)

Сила, которая возникает при деформации (растяжении или сжатии) упругого тела и стремится вернуть его в первоначальное состояние.

$F_{упр} = k|\Delta x|$

где $k$ — коэффициент жесткости (Н/м), который зависит от свойств материала и формы тела, а $|\Delta x|$ — абсолютная величина деформации (м).

Сила трения скольжения

Сила, препятствующая относительному движению соприкасающихся тел. Она направлена вдоль поверхности соприкосновения, против вектора скорости.

$F_{тр} = \mu N$

где $\mu$ — коэффициент трения скольжения (безразмерная величина, зависящая от материалов поверхностей), $N$ — сила нормальной реакции опоры (Н).

Сила Архимеда

Выталкивающая сила, которая действует на тело, погруженное в жидкость или газ.

$F_А = \rho_{ж/г} g V_{п.ч.}$

где $\rho_{ж/г}$ — плотность жидкости или газа (кг/м³), $g$ — ускорение свободного падения (м/с²), а $V_{п.ч.}$ — объем погруженной части тела (м³).

Сила Кулона

Сила электростатического взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.

$F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

где $k$ — коэффициент пропорциональности ($ \approx 9 \cdot 10^9 \, Н \cdot м²/Кл² $), $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов (Кл), а $r$ — расстояние между ними (м).

Ответ: Силу можно вычислить по различным формулам, выбор которых зависит от природы силы. Самой универсальной является формула второго закона Ньютона: $F=ma$. Для конкретных видов сил используются: сила тяжести $F_{тяж}=mg$, сила упругости (закон Гука) $F_{упр}=k|\Delta x|$, сила трения $F_{тр}=\mu N$, сила всемирного тяготения $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$, сила Архимеда $F_А = \rho_{ж/г} g V_{п.ч.}$, сила Кулона $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$ и другие.