Dans ce paragraphe nous vous rappellerons la gravité, l'accélération centripète et le poids corporel.
Chaque corps sur la planète est affecté par la gravité terrestre. La force avec laquelle la Terre attire chaque corps est déterminée par la formule
Le point d'application se situe au centre de gravité du corps. La gravité toujours dirigé verticalement vers le bas.
La force avec laquelle un corps est attiré vers la Terre sous l'influence du champ gravitationnel terrestre est appelée la gravité. Selon la loi de la gravitation universelle, à la surface de la Terre (ou à proximité de cette surface), un corps de masse m subit l'action de la force de gravité.
F t = GMm/R 2
où M est la masse de la Terre ; R est le rayon de la Terre.
Si seule la force de gravité agit sur un corps et que toutes les autres forces s’équilibrent mutuellement, le corps subit une chute libre. D'après la deuxième loi et formule de Newton F t = GMm/R 2 le module d'accélération gravitationnelle g se trouve par la formule
g=F t /m=GM/R 2 .
De la formule (2.29), il s'ensuit que l'accélération de la chute libre ne dépend pas de la masse m du corps en chute, c'est-à-dire pour tous les corps en un endroit donné de la Terre, c'est la même chose. De la formule (2.29), il résulte que Ft = mg. Sous forme vectorielle
F t = mg
Au § 5, il a été noté que puisque la Terre n'est pas une sphère, mais un ellipsoïde de révolution, son rayon polaire est inférieur à celui équatorial. De la formule F t = GMm/R 2 il est clair que pour cette raison la force de gravité et l'accélération de la gravité qu'elle provoque au pôle est plus grande qu'à l'équateur.
La force de gravité agit sur tous les corps situés dans le champ gravitationnel de la Terre, mais tous les corps ne tombent pas sur Terre. Cela s'explique par le fait que le mouvement de nombreux corps est entravé par d'autres corps, par exemple des supports, des fils de suspension, etc. Les corps qui limitent le mouvement d'autres corps sont appelés Connexions. Sous l’influence de la gravité, les liaisons se déforment et la force de réaction de la connexion déformée, selon la troisième loi de Newton, équilibre la force de gravité.
L'accélération de la gravité est affectée par la rotation de la Terre. Cette influence s’explique comme suit. Les systèmes de référence associés à la surface de la Terre (à l'exception des deux systèmes de référence associés aux pôles terrestres) ne sont pas, à proprement parler, des systèmes de référence inertiels - la Terre tourne autour de son axe et, avec elle, ces systèmes de référence se déplacent en cercles avec une accélération centripète. Cette non-inertialité des référentiels se manifeste notamment dans le fait que la valeur de l'accélération de la gravité s'avère différente selon les endroits de la Terre et dépend de la latitude géographique du lieu où se situe le référentiel associé à la Terre est située par rapport à laquelle l'accélération de la gravité est déterminée.
Des mesures effectuées à différentes latitudes ont montré que les valeurs numériques de l'accélération due à la gravité diffèrent peu les unes des autres. Par conséquent, avec des calculs peu précis, nous pouvons négliger la non-inertialité des systèmes de référence associés à la surface de la Terre, ainsi que la différence de forme de la Terre par rapport à la forme sphérique, et supposer que l'accélération de la gravité n'importe où sur la Terre est la même et égale à 9,8 m/s 2 .
De la loi de la gravitation universelle, il s'ensuit que la force de gravité et l'accélération de la gravité qu'elle provoque diminuent à mesure que l'on s'éloigne de la Terre. A une hauteur h de la surface de la Terre, le module d'accélération gravitationnelle est déterminé par la formule
g=GM/(R+h)2.
Il a été établi qu'à une altitude de 300 km au-dessus de la surface de la Terre, l'accélération de la gravité est inférieure de 1 m/s2 à celle à la surface de la Terre.
Par conséquent, près de la Terre (jusqu'à des hauteurs de plusieurs kilomètres), la force de gravité ne change pratiquement pas et la chute libre des corps près de la Terre est donc un mouvement uniformément accéléré.
Poids. Apesanteur et surcharge
La force avec laquelle, en raison de l'attraction vers la Terre, un corps agit sur son support ou sa suspension est appelée poids. Contrairement à la gravité, qui est une force gravitationnelle appliquée à un corps, le poids est une force élastique appliquée à un support ou une suspension (c'est-à-dire un lien).
Les observations montrent que le poids d'un corps P, déterminé sur une balance à ressort, est égal à la force de gravité F t agissant sur le corps seulement si les balances avec le corps par rapport à la Terre sont au repos ou se déplacent uniformément et rectilignement ; Dans ce cas
Р=Ft=mg.
Si un corps se déplace à une vitesse accélérée, alors son poids dépend de la valeur de cette accélération et de sa direction par rapport à la direction de l'accélération de la gravité.
Lorsqu'un corps est suspendu à une balance à ressort, deux forces agissent sur lui : la force de gravité F t = mg et la force élastique F yp du ressort. Si dans ce cas le corps se déplace verticalement vers le haut ou vers le bas par rapport à la direction d'accélération de la chute libre, alors la somme vectorielle des forces F t et F up donne une résultante provoquant l'accélération du corps, c'est-à-dire
F t + F haut = ma.
D'après la définition ci-dessus de la notion de « poids », on peut écrire que P = -F yp. De la formule : F t + F haut = ma. en tenant compte du fait que F T =mg, il s'ensuit que mg-ma=-F ouais . Par conséquent, P = m (g-a).
Les forces Ft et Fup sont dirigées le long d’une droite verticale. Par conséquent, si l'accélération du corps a est dirigée vers le bas (c'est-à-dire qu'elle coïncide dans la direction de l'accélération de la chute libre g), alors dans le module
P=m(g-a)
Si l’accélération du corps est dirigée vers le haut (c’est-à-dire opposée à la direction de l’accélération de la chute libre), alors
P = m = m(g+une).
Par conséquent, le poids d'un corps dont l'accélération coïncide dans la direction de l'accélération de la chute libre est inférieur au poids d'un corps au repos, et le poids d'un corps dont l'accélération est opposée à la direction de l'accélération de la chute libre est plus grand. que le poids d'un corps au repos. Une augmentation du poids corporel provoquée par son mouvement accéléré est appelée surcharge.
En chute libre a=g. De la formule : P=m(g-a)
il s'ensuit que dans ce cas P = 0, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de poids. Par conséquent, si les corps se déplacent uniquement sous l’influence de la gravité (c’est-à-dire tombent librement), ils sont dans un état apesanteur. Un trait caractéristique de cet état est l'absence de déformations et de contraintes internes dans les corps en chute libre, provoquées par la gravité dans les corps au repos. La raison de l'apesanteur des corps est que la force de gravité confère des accélérations égales à un corps en chute libre et à son support (ou suspension).
Un type particulier, mais extrêmement important pour nous, de force gravitationnelle universelle est la force d’attraction des corps vers la Terre. Cette force s’appelle la gravité. Selon la loi de la gravitation universelle, elle s'exprime par la formule
où m est la masse du corps, M est la masse de la Terre, R est le rayon de la Terre, h est la hauteur du corps au-dessus de la surface de la Terre. La force de gravité est dirigée verticalement vers le bas, vers le centre de la Terre.
La force de gravité confère une accélération au corps, appelée accélération de la gravité. D'après la deuxième loi de Newton
En prenant en compte l'expression (3.6.1) pour le module d'accélération gravitationnelle, nous avons
A la surface de la Terre (h = 0) le module d'accélération gravitationnelle est égal à
et la force de gravité est
Le module d'accélération de chute libre inclus dans les formules (3.6.4) et (3.6.5) est d'environ 9,8 m/s 2 .
Accélération de la gravité
D'après la formule (3.6.3), il ressort clairement que l'accélération de la gravité ne dépend pas de la masse du corps. Elle diminue à mesure que le corps s'élève au-dessus de la surface terrestre : l'accélération de la gravité est inversement proportionnelle au carré de la distance du corps au centre de la Terre.
Cependant, si la hauteur h du corps au-dessus de la surface de la Terre ne dépasse pas 100 km, alors dans les calculs qui autorisent une erreur de ≈ 1,5%, cette hauteur peut être négligée par rapport au rayon de la Terre (R = 6370 km) . L'accélération de la chute libre à des altitudes allant jusqu'à 100 km peut être considérée comme constante et égale à 9,8 m/s 2 .
Et pourtant, à la surface de la Terre, l’accélération de la gravité n’est pas la même partout. Cela dépend de la latitude : plus aux pôles terrestres qu'à l'équateur. Le fait est que le globe est quelque peu aplati aux pôles. Le rayon équatorial de la Terre est supérieur de 21 km au rayon polaire.
Une autre raison, plus importante, de la dépendance de l'accélération de la gravité à la latitude géographique est la rotation de la Terre. La deuxième loi de Newton, à l'aide de laquelle la formule (3.6.4) est obtenue, est valable dans un référentiel inertiel.
Un tel système est par exemple le système héliocentrique. Le système de référence associé à la Terre à proprement parler ne peut pas être considéré comme inertiel. La Terre tourne autour de son axe et se déplace sur une orbite fermée autour du Soleil.
La rotation de la Terre et son aplatissement aux pôles conduisent au fait que l'accélération de la gravité par rapport au système de référence géocentrique à différentes latitudes est différente : aux pôles g plancher ≈ 9,83 m/s 2, à l'équateur g eq ≈ 9,78 m/s 2, à 45° de latitude g = 9,81 m/s 2 . Cependant, dans nos calculs, nous supposerons que l'accélération de la gravité est approximativement égale à 9,8 m/s 2 .
En raison de la rotation de la Terre autour de son axe, l’accélération de la gravité partout sauf à l’équateur et aux pôles n’est pas dirigée exactement vers le centre de la Terre.
De plus, l'accélération de la gravité dépend de la densité des roches situées dans les entrailles de la Terre. Dans les zones où se trouvent des roches dont la densité est supérieure à la densité moyenne de la Terre (par exemple, le minerai de fer), g est plus grand. Et là où il y a des gisements de pétrole, g est moindre. Les géologues l'utilisent lors de la recherche de minéraux.
Masse terrestre
Sans expériences « terrestres » pour déterminer la constante gravitationnelle G, nous ne serions pas en mesure de déterminer la masse de la Terre et des autres planètes par des moyens astronomiques.
Après avoir déterminé expérimentalement l’accélération de la gravité, on peut utiliser l’expression (3.6.4) pour calculer la masse de la Terre :
En substituant dans cette formule R ≈ 6,4 10 6 m, g ≈ 9,8 m/s 2 et G = 6,67 10 -11 N m 2 /kg 2, nous obtenons
Centre de gravité
La force de gravité (1) agit sur tous les corps. Mais à quel point du corps cette force s’applique-t-elle si le corps ne peut être considéré comme un point matériel ?
Prenons un corps de forme arbitraire, par exemple un morceau de contreplaqué. Perçons-y plusieurs trous : aux points A, B, D (Fig. 3.9, a).
Riz. 3.9
Accrochons ce morceau de contreplaqué à une aiguille à tricoter passée dans un trou au point A. Le morceau de contreplaqué est soumis à la force de gravité m et à la force du support (aiguille à tricoter) - la force de réaction du support. Sous l’influence de ces deux forces, le corps est en équilibre (au repos). Ainsi, d’après la deuxième loi de Newton :
puisque l'accélération du corps est nulle. De l'expression (3.6.7) il résulte que
c'est-à-dire que la force de gravité m et la force de réaction du support sont dirigées dans des directions opposées et que les lignes de leur action se trouvent sur la même ligne droite. Cette droite est verticale et passe par le point A (droite AK), puisque la force de réaction du rayon s'applique au morceau de contreplaqué au point de suspension, c'est-à-dire au point A. Par conséquent, le point d'application de la gravité (le début du vecteur de gravité) agissant sur la pièce de contreplaqué, repose sur AK droit.
Accrochons maintenant le même morceau de contreplaqué au point B (Fig. 3.9.6). En utilisant un raisonnement similaire, nous arriverons à la conclusion que le point d’application de la gravité se situe sur la droite BL. Mais puisque le point d'application de la gravité se situe à la fois sur la droite BL et sur la droite AK, alors il doit coïncider avec le point C de leur intersection. En accrochant un morceau de contreplaqué au point D (Fig. 3.9, c) et en traçant une ligne verticale à travers celui-ci, nous nous assurerons qu'il passe également par le point C. Ainsi, pour toute position du corps dans l'espace, le point de l'application de la force de gravité agissant sur le corps est un seul et même point. Ce point est appelé le centre de gravité du corps.
Le centre de gravité d’un corps est le point d’application de la force de gravité agissant sur le corps en n’importe quelle position de l’espace.
Il faut bien comprendre que la force de gravité agit sur toutes les particules qui composent le corps. Mais si la position du centre de gravité est connue, alors nous pouvons « oublier » que toutes les parties du corps sont affectées par les forces de gravité et supposer qu’il n’y a qu’une seule force appliquée au centre de gravité.
Guidés par des considérations de symétrie, nous pouvons indiquer la position du centre de gravité de corps homogènes de forme simple (Fig. 3.10) :
- disque et balle - au centre;
- une plaque en forme de parallélogramme et une poutre en forme de parallélépipède - au point d'intersection de leurs diagonales ;
- cylindre - au milieu de son axe.
Riz. 3.10
La force d'attraction des corps vers la Terre - la gravité - est l'une des manifestations de la force de gravité universelle. Cette force est appliquée en un point appelé centre de gravité du corps.
Questions d'auto-test
- Où l’accélération de la chute libre est-elle la plus importante : à Moscou ou à Saint-Pétersbourg ?
- On sait que la Lune est attirée vers la Terre avec une force F = 2 10 20 N. Calculez la masse de la Lune.
- Le centre de gravité peut-il être à l’extérieur du corps ?
- Où se trouve le centre de gravité d’une plaque triangulaire uniforme ?
- Découpez plusieurs plaques de forme arbitraire dans du carton et trouvez expérimentalement leur centre de gravité.
Pour changer la position d’un corps ou la vitesse de son mouvement, une force doit être appliquée sur le corps. En mécanique, la force est la mesure de l’action d’un corps sur un autre. La force est généralement caractérisée par son ampleur, sa direction et son point d’application.
L'ampleur de la force est mesurée avec un dynamomètre et est le plus souvent exprimée en kilogrammes.
Lors du levage d'une charge, l'ampleur de la force dépend de la distance jusqu'au point d'appui. Pour déterminer l'action d'une force sur un corps, il faut connaître le point de son application sur ce corps. Le point d'application de la force est d'une grande importance en technologie.
Manière graphique de représenter les forces. La force peut être représentée graphiquement par une ligne avec une flèche sur une échelle arbitrairement choisie. La flèche indique la direction de la force. Le début de la ligne est appelé le point d’application de la force. La droite sur laquelle repose le segment représentant la force est appelée ligne d'action de la force.
La règle de l'addition et de l'expansion des forces. Les forces dont l'action conjointe peut être remplacée par une force résultante qui a le même effet sur le corps qu'un système de forces donné sont appelées Composants. Ajouter des forces signifie trouver la résultante.
Résultantdeux forces ou plus dirigées le long d’une ligne droite sont égales en grandeur e à leur somme algébrique.
Résultant deux forces qui ont un point d'application commun et agissent selon un angle l'une par rapport à l'autre, est égale en grandeur et en direction à la diagonale d'un parallélogramme construit sur ces forces sur les côtés.
Cette résultante est appelée la somme géométrique (ou vectorielle) des forces composantes. À mesure que l’angle entre les forces change, l’ampleur de la résultante change également.
L’action opposée à l’addition des forces s’appelle désintégration du pouvoir en composants. Pour décomposer une force en deux composantes, il est nécessaire de connaître leurs lignes d’action, qui se croisent en un certain point, ou l’ampleur et la direction de l’une des forces composantes.
Centre de gravité. Pour les corps de petite taille, les forces de gravité agissant sur ses particules peuvent être considérées comme parallèles. Dans ce cas, le centre des forces parallèles est appelé centrela gravité. Par conséquent, le centre de gravité est le centre de toutes les forces parallèles agissant sur les particules individuelles du corps.
Le centre de gravité occupe une certaine position dans le corps, quelle que soit la rotation du corps par rapport à la direction de la gravité. La résultante de toutes les forces de gravité agissant sur les particules individuelles d’un corps, appliquées au centre de gravité, est le poids du corps.
Chaque corps possède son propre centre de gravité. Par exemple, le centre de gravité d'une tige homogène est en son milieu ; le centre de gravité du cercle coïncide avec son centre ; le centre de gravité de l'aire d'un triangle se situe au point d'intersection de ses médianes, et le centre de gravité d'une balle se situe à son centre géométrique.
Stabilité de l'équilibre. La position du corps est prise en compte rester fermetu m, si le corps revient à sa position initiale après en avoir été retiré par une certaine force. Une balle suspendue en un point situé sur la même verticale que le centre de gravité est dans une position stable ou dans une position d'équilibre stable.
Le poste s'appelle instable, si un corps éloigné d'une position d'équilibre ne peut pas être ramené par son poids à sa position initiale. Si le point d'appui coïncide avec le centre de gravité, alors le corps reste au repos dans n'importe quelle position (par exemple, une balle posée sur un plan horizontal). . Ce poste s'appelle sans tempspersonnel, ou un état d’équilibre indifférent.
Moment de pouvoir. Le moment de force caractérise le mouvement de rotation.
Si sur une poutre reposant sur un support fixe en un point AVEC, placer une charge Q à distance du point C soleil, alors le faisceau commencera à se déplacer dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour du point AVEC.
Les moments de forces faisant tourner un corps dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sont traditionnellement considérés comme négatifs, et les moments de forces faisant tourner un corps dans le sens des aiguilles d'une montre sont considérés comme positifs. Pour maintenir l'équilibre du système, il faut atteindre l'extrémité du faisceau, par exemple au point UN, appliquer la force R, dirigé dans la direction opposée à la direction de la gravité Q. Plus la distance du point d'application est grande UN au point d'appui C, plus la force P doit être faible pour maintenir l'équilibre. Distances CA Et Soleil appelé épaules. Désignons l'épaule CA lettre V. Produit de la force P par bras V est appelé le moment de cette force par rapport au point d'appui. Pour que la poutre soit équilibrée, il faut que la somme algébrique des moments de toutes les forces agissant par rapport au point d'appui soit égale à zéro. Désignons l'épaule Soleil lettre a, alors Qa-Рв = 0.
Les conditions d'équilibre des forces sont largement utilisées dans le calcul des nouvelles machines.
Dans un système technique, un moment de force de 1 est utilisé comme unité de mesure du moment de force. kgf, avoir un effet de levier de 1 m.
Forces centrifuges et centripètes. Lorsqu'une balle attachée à un fil tourne, des forces centrifuges et centripètes apparaissent simultanément ; Lorsque la rotation s'arrête, ils disparaissent. La force qui maintient la balle sur le cercle est dirigée le long du fil vers le centre de rotation et s'appelle centripète. La force appliquée au fil, contrecarrant la force centripète, est appelée centrifuge. Les forces centrifuges et centripètes sont généralement égales, mais dans des directions opposées.
La force centrifuge joue un rôle important dans la technologie. Si le centre de gravité des pièces rotatives (roulements et rouleaux) est décalé par rapport à l'axe, l'ampleur de la force centrifuge peut alors dépasser le poids du corps lui-même des dizaines et des centaines de fois. En conséquence, les roulements et les tourillons des rouleaux s'useront, ce qui entraînera une panne de l'équipement.
La force centrifuge peut être utile pour les machines, par exemple, une centrifugeuse est conçue pour séparer les solides en vrac pendant le traitement du minerai. Lorsque la centrifugeuse tourne, les particules ayant la densité spécifique la plus élevée sont situées à la périphérie et les particules ayant une densité spécifique inférieure sont plus proches de l'axe de rotation. Dans une pompe centrifuge, le mouvement du fluide et la pression requise sont créés en raison de la force centrifuge résultant de la rotation de la roue dans le corps de la pompe.
Le point d’application de la gravité est appelé centre de gravité.
Le point d'application de la gravité (centre de gravité) est facile à déterminer si le corps est fixé en un point afin qu'il puisse tourner librement. Si le corps est en position d’équilibre, alors le centre de gravité doit être sur la verticale passant par le point d’attache du corps.
Les briques étant homogènes, le point d’application de la gravité de chaque brique se situera au milieu de sa longueur.
Dans ce cas, la tige AB avancera et les trajectoires des points d'application des forces de gravité mtg et m - ig seront des droites horizontales.
Décomposition de la force en deux composantes parallèles. de la terre sur un corps solide, c'est comme si le point d'application de la gravité se trouvait au centre de gravité du corps. Nous l'utiliserons à l'avenir en remplaçant l'action de la gravité appliquée aux parties individuelles d'un corps solide par l'action d'une force appliquée à son centre de gravité et égale à la force de gravité agissant sur l'ensemble du corps.
Pour le point de réduction on prendra le centre de masse S du lien, qui est le point d'application de la force de gravité - Fg du lien et de la force d'inertie Ri. Le vecteur principal des forces agissant sur le lien, F F0 Рг Fg Рi - La valeur et la direction de la force F peuvent être obtenues analytiquement à l'aide de la fonction opérateur SMVKT (voir Chap.
Ces formules sont approximatives, puisque les coordonnées xk, yk, zk du point d'application de la gravité Pk k - vi d'une particule matérielle sont déterminées avec une précision jusqu'à la taille de cette particule.
Ainsi, l’effet de la gravité terrestre sur un corps solide se produit comme si le point d’application de la gravité se trouvait au centre de gravité du corps.
Ces formules sont approximatives, puisque les coordonnées Xb, z/, Zk du point d'application de la gravité Pk k - b d'une particule matérielle sont déterminées avec une précision jusqu'à la taille de cette particule.
Détermination du centre de roulis pour différents types de suspensions. La force de gravité GK et la force centrifuge Pku sont appliquées au centre de gravité des masses suspendues. Le point d'application de la force de gravité GH et de la force centrifuge Rau des masses non suspendues est situé à une hauteur approximativement égale au rayon de la roue.
Parmi les forces données dans les tâches, il peut y avoir : des charges concentrées, représentées dans les dessins des tâches sous forme de vecteurs de force ; poids des éléments structurels ; charges réparties avec une intensité donnée. Si, dans des problèmes, une paire de forces donnée agit sur un corps ou un système de corps, elles sont généralement spécifiées par la grandeur du moment et le sens de rotation. Les points d'application des charges concentrées sont toujours indiqués dans les conditions du problème. Les points d’application des forces de gravité ne sont en général pas indiqués. On pense que quiconque résoudra le problème appliquera cette force au centre de gravité du corps en question. Il est nécessaire de s'attarder plus en détail sur les charges réparties.
Des conditions d’équilibre, il résulte que la face complètement immergée du parallélépipède doit être horizontale. Lorsque le parallélépipède s'écarte de sa position d'équilibre, le centre de gravité du volume déplacé se déplace dans la même direction que celle où le parallélépipède s'est incliné. Du fait que le point d'application de la gravité O et le point d'application de la force de levage C ne se trouvent pas sur la même verticale, des moments de gravité et de force de levage apparaissent. Si la face parallélépipédique EF complètement immergée dans le liquide est plus grande que les faces partiellement immergées DE et GF (Fig. 283), alors le moment résultant ramènera le corps à la position d'équilibre - l'équilibre sera stable. Sinon (Fig. 284), lorsque la face EF complètement immergée dans le liquide est plus petite que les faces partiellement immergées DE et GF, le moment résultant inclinera encore plus le corps - l'équilibre sera instable.
Il est nécessaire de connaître le point d’application et la direction de chaque force. Il est important de pouvoir déterminer quelles forces agissent sur le corps et dans quelle direction. La force est notée , mesurée en Newtons. Afin de distinguer les forces, elles sont désignées comme suit
Vous trouverez ci-dessous les principales forces à l’œuvre dans la nature. Il est impossible d’inventer des forces qui n’existent pas pour résoudre des problèmes !
Il existe de nombreuses forces dans la nature. Nous considérons ici les forces prises en compte dans le cours de physique scolaire lors de l'étude de la dynamique. D’autres forces sont également mentionnées, qui seront abordées dans d’autres sections.
La gravité
Chaque corps sur la planète est affecté par la gravité terrestre. La force avec laquelle la Terre attire chaque corps est déterminée par la formule
Le point d'application se situe au centre de gravité du corps. La gravité toujours dirigé verticalement vers le bas.
Force de friction
Faisons connaissance avec la force de friction. Cette force se produit lorsque des corps bougent et que deux surfaces entrent en contact. Cette force se produit parce que les surfaces, vues au microscope, ne sont pas aussi lisses qu’elles le paraissent. La force de frottement est déterminée par la formule :
La force est appliquée au point de contact de deux surfaces. Dirigé dans la direction opposée au mouvement.
Force de réaction au sol
Imaginons un objet très lourd posé sur une table. La table fléchit sous le poids de l'objet. Mais selon la troisième loi de Newton, la table agit sur l'objet avec exactement la même force que l'objet sur la table. La force est dirigée à l'opposé de la force avec laquelle l'objet appuie sur la table. Autrement dit, vers le haut. Cette force est appelée réaction au sol. Le nom de la force "parle" le support réagit. Cette force se produit chaque fois qu'il y a un impact sur le support. La nature de son apparition au niveau moléculaire. L'objet semblait déformer la position et les connexions habituelles des molécules (à l'intérieur du tableau), elles s'efforcent à leur tour de revenir à leur état d'origine, de « résister ».
Absolument n'importe quel corps, même très léger (par exemple, un crayon posé sur une table), déforme le support au niveau micro. Une réaction au sol se produit donc.
Il n’existe pas de formule spéciale pour trouver cette force. Elle est désignée par la lettre , mais cette force est simplement un type distinct de force d'élasticité, elle peut donc également être désignée par
La force est appliquée au point de contact de l'objet avec le support. Dirigé perpendiculairement au support.
Puisque le corps est représenté comme un point matériel, la force peut être représentée à partir du centre
Force élastique
Cette force résulte d'une déformation (changement de l'état initial de la substance). Par exemple, lorsque nous étirons un ressort, nous augmentons la distance entre les molécules du matériau du ressort. Lorsqu'on comprime un ressort, on le diminue. Quand nous nous tordons ou nous déplaçons. Dans tous ces exemples, une force apparaît qui empêche la déformation : la force élastique.
la loi de Hooke
La force élastique est dirigée à l’opposé de la déformation.
Puisque le corps est représenté comme un point matériel, la force peut être représentée à partir du centre
Lors de la connexion de ressorts en série, par exemple, la rigidité est calculée à l'aide de la formule
Lorsqu'il est connecté en parallèle, la rigidité
Échantillon de rigidité. Module d'Young.
Le module d'Young caractérise les propriétés élastiques d'une substance. Il s'agit d'une valeur constante qui dépend uniquement du matériau et de son état physique. Caractérise la capacité d’un matériau à résister à une déformation en traction ou en compression. La valeur du module de Young est tabulaire.
En savoir plus sur les propriétés des solides.
Poids
Le poids corporel est la force avec laquelle un objet agit sur un support. Vous dites, c'est la force de gravité ! La confusion se produit de la manière suivante : en effet, souvent le poids d'un corps est égal à la force de gravité, mais ces forces sont complètement différentes. La gravité est une force résultant de l’interaction avec la Terre. Le poids est le résultat de l’interaction avec le support. La force de gravité est appliquée au centre de gravité de l'objet, tandis que le poids est la force qui s'applique au support (et non à l'objet) !
Il n’existe pas de formule pour déterminer le poids. Cette force est désignée par la lettre.
La force de réaction du support ou force élastique apparaît en réponse à l'impact d'un objet sur la suspension ou le support, donc le poids du corps est toujours numériquement le même que la force élastique, mais a la direction opposée.
La force de réaction du support et le poids sont des forces de même nature selon la 3ème loi de Newton, elles sont égales et dirigées de manière opposée. Le poids est une force qui agit sur le support et non sur le corps. La force de gravité agit sur le corps.
Le poids corporel peut ne pas être égal à la gravité. Cela peut être plus ou moins, ou il se peut que le poids soit nul. Cette condition est appelée apesanteur. L'apesanteur est un état dans lequel un objet n'interagit pas avec un support, par exemple l'état de vol : il y a la gravité, mais le poids est nul !
Il est possible de déterminer la direction de l'accélération si vous déterminez où la force résultante est dirigée
Veuillez noter que le poids est une force, mesurée en Newtons. Comment répondre correctement à la question : « Combien pesez-vous » ? Nous répondons 50 kg, en nommant non pas notre poids, mais notre masse ! Dans cet exemple, notre poids est égal à la gravité, soit environ 500N !
Surcharge- rapport poids/gravité
La force d'Archimède
La force résulte de l'interaction d'un corps avec un liquide (gaz), lorsqu'il est immergé dans un liquide (ou un gaz). Cette force pousse le corps hors de l’eau (gaz). Par conséquent, il est dirigé verticalement vers le haut (pousse). Déterminé par la formule :
Dans les airs, nous négligeons le pouvoir d'Archimède.
Si la force d’Archimède est égale à la force de gravité, le corps flotte. Si la force d'Archimède est plus grande, alors elle monte à la surface du liquide, si elle est inférieure, elle coule.
Forces électriques
Il existe des forces d'origine électrique. Se produit en présence d'une charge électrique. Ces forces, telles que la force de Coulomb, la force Ampère, la force de Lorentz, sont discutées en détail dans la section Électricité.
Désignation schématique des forces agissant sur un corps
Souvent, un corps est modélisé comme un point matériel. Par conséquent, dans les diagrammes, divers points d'application sont transférés en un seul point - au centre, et le corps est représenté schématiquement sous la forme d'un cercle ou d'un rectangle.
Afin de désigner correctement les forces, il est nécessaire de lister tous les corps avec lesquels le corps étudié interagit. Déterminez ce qui se passe à la suite de l’interaction avec chacun : friction, déformation, attraction ou peut-être répulsion. Déterminez le type de force et indiquez correctement la direction. Attention! La quantité de forces coïncidera avec le nombre de corps avec lesquels l'interaction se produit.
La principale chose à retenir
1) Les forces et leur nature ;
2) Direction des forces ;
3) Être capable d'identifier les forces agissantes
Il existe des frottements externes (secs) et internes (visqueux). Un frottement externe se produit entre des surfaces solides en contact, un frottement interne se produit entre des couches de liquide ou de gaz lors de leur mouvement relatif. Il existe trois types de frottements externes : le frottement statique, le frottement de glissement et le frottement de roulement.
Le frottement de roulement est déterminé par la formule
La force de résistance se produit lorsqu'un corps se déplace dans un liquide ou un gaz. L'ampleur de la force de résistance dépend de la taille et de la forme du corps, de la vitesse de son mouvement et des propriétés du liquide ou du gaz. À faible vitesse de déplacement, la force de traînée est proportionnelle à la vitesse du corps
À grande vitesse, il est proportionnel au carré de la vitesse.
Considérons l'attraction mutuelle d'un objet et de la Terre. Entre eux, selon la loi de la gravité, une force naît 
Comparons maintenant la loi de la gravité et la force de gravité 
L'ampleur de l'accélération due à la gravité dépend de la masse de la Terre et de son rayon ! Ainsi, il est possible de calculer à quelle accélération les objets tomberont sur la Lune ou sur toute autre planète, en utilisant la masse et le rayon de cette planète.
La distance entre le centre de la Terre et les pôles est inférieure à celle de l'équateur. Par conséquent, l’accélération de la gravité à l’équateur est légèrement inférieure à celle aux pôles. Dans le même temps, il convient de noter que la principale raison de la dépendance de l’accélération de la gravité à la latitude de la zone est le fait de la rotation de la Terre autour de son axe.
À mesure que nous nous éloignons de la surface de la Terre, la force de gravité et l'accélération de la gravité changent en proportion inverse du carré de la distance au centre de la Terre.
