Norint pakeisti kūno padėtį ar jo judėjimo greitį, kūnui turi būti taikoma jėga. Mechanikoje jėga yra vieno kūno poveikio kitam matas. Jėga paprastai apibūdinama pagal dydį, kryptį ir taikymo tašką.
Jėgos dydis matuojamas dinamometru ir dažniausiai išreiškiamas kilogramais.
Keliant krovinį, jėgos dydis priklauso nuo atstumo iki atramos taško. Norėdami nustatyti jėgos poveikį kūnui, turite žinoti jos taikymo šiam kūnui tašką. Jėgos taikymo taškas yra puiki vertė technologijose.
Grafinis metodas jėgų vaizdai. Jėga gali būti grafiškai pavaizduota kaip linija su rodykle savavališkai pasirinktoje skalėje. Rodyklė rodo jėgos kryptį. Tiesės pradžia vadinama jėgos taikymo tašku. Tiesi linija, ant kurios yra atkarpa, vaizduojanti jėgą, vadinama jėgos veikimo linija.
Jėgų papildymo ir išplėtimo taisyklė. Jėga, bendras veiksmas kuris gali būti pakeistas rezultatu, kuris turi tokį patį poveikį organizmui kaip duota sistema vadinamos jėgos komponentai. Sudėti jėgas reiškia rasti rezultatą.
Rezultatasdvi ar daugiau jėgų, nukreiptų išilgai vienos tiesės, yra lygios e-dydžiui jų algebrinei sumai.
Rezultatas dvi jėgos turinčios bendras taškas taikymas ir veikimas kampu vienas kito atžvilgiu, yra lygus dydžiu ir kryptimi lygiagretainio, pastatyto ant šių jėgų šonuose, įstrižainei.
Šis rezultatas vadinamas geometrine (arba vektorine) komponentų jėgų suma. Keičiantis kampui tarp jėgų, keičiasi ir rezultato dydis.
Veiksmas, atvirkštinis pridėjimas vadinamos jėgos valdžios skilimas į komponentus. Norint padalyti jėgą į dvi sudedamąsias dalis, reikia žinoti jų veikimo linijas, kurios susikerta tam tikru momentu, arba vienos iš komponentų jėgų dydį ir kryptį.
Svorio centras. Mažo kūno dydžio gravitacinės jėgos, veikiančios jo daleles, gali būti laikomos lygiagrečiomis. Šiuo atveju centras lygiagrečios jėgos paskambino centrasgravitacija. Todėl svorio centras yra visų lygiagrečių jėgų centras atskiros dalelės kūnai.
Svorio centras užima tam tikrą kūno padėtį, nesvarbu, kaip kūnas pasukamas gravitacijos krypties atžvilgiu. Visų gravitacijos jėgų, veikiančių atskiras kūno daleles, veikiančias svorio centre, rezultatas yra kūno svoris.
Kiekvienas kūnas turi savo svorio centrą. Pavyzdžiui, vienalyčio strypo svorio centras yra jo viduryje; apskritimo svorio centras sutampa su jo centru; trikampio ploto svorio centras yra jo medianų susikirtimo taške, o rutulio svorio centras yra jo geometrinis centras.
Pusiausvyros stabilumas. Atsižvelgiama į kūno padėtį stovėti tvirtaitu, jei kūnas grįžta į pradinę padėtį po to, kai jį iš jo ištraukė kokia nors jėga. Kamuolys, pakabintas viename taške, esančiame toje pačioje vertikalioje su svorio centru, yra stabilioje padėtyje arba tokioje padėtyje stabili pusiausvyra.
Pozicija vadinama nestabilus, jei iš pusiausvyros padėties ištrauktas kūnas negali būti grąžintas į pradinę padėtį. horizontali plokštuma). Ši pozicija vadinama be laikoasmeninis, arba abejingos pusiausvyros būsena.
Galios akimirka. Jėgos momentas charakterizuoja sukamasis judėjimas.
Jei ant sijos, kuri remiasi į fiksuotą atramą taške SU, padėkite krovinį Q atstumu nuo taško C saulė, tada spindulys pradės judėti prieš laikrodžio rodyklę aplink tašką SU.
Jėgų, sukančių kūną prieš laikrodžio rodyklę, momentai paprastai laikomi neigiamais, o jėgų, sukančių kūną pagal laikrodžio rodyklę, momentai – teigiamais. Norint išlaikyti sistemos pusiausvyrą, reikia pasiekti spindulio galą, pavyzdžiui, taške A, taikyti jėgą R, nukreiptas į šoną priešinga kryptimi gravitacija K. Kaip ilgesnis atstumas nuo taikymo taško A iki atramos taško C, tuo mažesnis turi būti jėgos P dydis, kad išlaikytų pusiausvyrą. Atstumai AC Ir Saulė paskambino pečių. Pažymėkime petį AC laišką V. Jėgos P sandauga vienai rankai V vadinamas šios jėgos momentu atramos taško atžvilgiu. Norint subalansuoti spindulį, būtina algebrinė suma visų akimirkų aktyvios jėgos atramos taško atžvilgiu buvo lygus nuliui. Pažymėkime petį Saulė raidė a, tada Qa-Рв = 0.
Jėgų pusiausvyros sąlygos plačiai naudojamos skaičiuojant naujas mašinas.
IN techninę sistemą vienam jėgos momento matavimo vienetui naudojamas jėgos momentas 1 kgf, turintis 1 svertą m.
Išcentrinės ir įcentrinės jėgos. Kai rutulys, pririštas prie sriegio, sukasi, vienu metu atsiranda išcentrinės ir įcentrinės jėgos; Kai sukimasis sustoja, jie išnyksta. Jėga, laikanti rutulį ant apskritimo, nukreipiama išilgai sriegio sukimosi centro link ir vadinama įcentrinis. Jėga, veikiama sriegio, atsverianti centripetinę jėgą, vadinama išcentrinis. Išcentrinės ir įcentrinės jėgos dažniausiai yra lygios viena kitai, bet priešingomis kryptimis.
Išcentrinė jėga vaidina svarbų vaidmenį technologijoje. Jei besisukančių dalių (guolių ir ritinėlių) svorio centras pasislenka ašies atžvilgiu, tada vertė išcentrinė jėga gali dešimtis ir šimtus kartų viršyti paties kūno svorį. Dėl to ritinėlių guoliai ir kakliukai susidėvės, o tai sukels įrangos gedimą.
Išcentrinė jėga gali būti naudinga mašinoms, pavyzdžiui, centrifuga skirta atskirti purios kietosios medžiagos rūdos apdirbimo metu. Kai centrifuga sukasi, didžiausią savitąjį svorį turinčios dalelės išsidėsto periferijoje, o mažesnės – arčiau sukimosi ašies. Išcentriniame siurblyje skysčio judėjimas ir reikalingas slėgis sukuriami dėl išcentrinės jėgos, atsirandančios dėl rotoriaus sukimosi siurblio korpuse.
Būtina žinoti kiekvienos jėgos taikymo tašką ir kryptį. Svarbu mokėti tiksliai nustatyti, kokios jėgos veikia kūną ir kokia kryptimi. Jėga žymima kaip , matuojama niutonais. Norint atskirti jėgas, jos žymimos taip
Žemiau pateikiamos pagrindinės gamtoje veikiančios jėgos. Nesugalvok esamas pajėgas sprendžiant problemas tai neįmanoma!
Gamtoje yra daug jėgų. Čia yra jėgos, į kurias atsižvelgiama mokyklos kursas fizika tiriant dinamiką. Taip pat minimos ir kitos jėgos, kurios bus aptartos kituose skyriuose.
Gravitacija
Kiekvienas planetos kūnas yra veikiamas Žemės gravitacijos. Jėga, kuria Žemė traukia kiekvieną kūną, nustatoma pagal formulę
Taikymo taškas yra kūno svorio centre. Gravitacija visada nukreiptas vertikaliai žemyn.
Trinties jėga
Susipažinkime su trinties jėga. Ši jėga atsiranda, kai kūnai juda ir susiliečia du paviršiai. Jėga atsiranda dėl to, kad paviršiai, žiūrint pro mikroskopą, nėra tokie lygūs, kaip atrodo. Trinties jėga nustatoma pagal formulę:
Jėga veikia dviejų paviršių sąlyčio taške. Nukreiptas judėjimui priešinga kryptimi.
Žemės reakcijos jėga
Įsivaizduokime labai sunkų daiktą, gulintį ant stalo. Stalas lenkia nuo objekto svorio. Tačiau pagal trečiąjį Niutono dėsnį stalas veikia objektą lygiai tokia pat jėga kaip ir ant stalo esantis objektas. Jėga nukreipta priešinga jėgai, kuria objektas spaudžia stalą. Tai yra, aukštyn. Ši jėga vadinama žemės reakcija. Jėgos pavadinimas „kalba“ parama reaguoja. Ši jėga atsiranda kiekvieną kartą, kai daromas poveikis atramai. Jo atsiradimo pobūdis molekulinis lygis. Atrodė, kad objektas deformavo įprastą molekulių padėtį ir ryšius (stalo viduje), jos, savo ruožtu, stengiasi grįžti į pradinę būseną, „priešintis“.
Visiškai bet koks kūnas, net ir labai lengvas (pavyzdžiui, pieštukas, gulintis ant stalo), deformuoja atramą mikro lygiu. Todėl vyksta žemės reakcija.
Nėra specialios formulės, kaip rasti šią jėgą. Jis žymimas raide , tačiau ši galia yra paprasta atskiros rūšys tamprumo jėga, todėl ją galima pavadinti
Jėga veikiama objekto sąlyčio su atrama taške. Nukreiptas statmenai atramai.
Kadangi vaizduojame kūną kaip materialų tašką, jėgą galima pavaizduoti iš centro
Elastinė jėga
Ši jėga atsiranda dėl deformacijos (pradinės medžiagos būsenos pasikeitimo). Pavyzdžiui, ištempdami spyruoklę, padidiname atstumą tarp spyruoklės medžiagos molekulių. Kai suspaudžiame spyruoklę, ją sumažiname. Kai pasukame arba pasislenkame. Visuose šiuose pavyzdžiuose atsiranda jėga, kuri neleidžia deformuotis – tamprumo jėga.
Huko dėsnis
Tamprumo jėga nukreipta priešinga deformacijai.
Kadangi vaizduojame kūną kaip materialų tašką, jėgą galima pavaizduoti iš centro
Pavyzdžiui, jungiant spyruokles nuosekliai, standumas apskaičiuojamas pagal formulę
At lygiagretus ryšys standumas
Mėginio standumas. Youngo modulis.
Youngo modulis apibūdina elastines savybes medžiagų. Tai pastovus, priklausomai tik nuo medžiagos, jos fizinę būklę. Apibūdina medžiagos gebėjimą atsispirti tempimo ar gniuždymo deformacijai. Youngo modulio reikšmė yra lentelė.
Skaitykite daugiau apie kietųjų medžiagų savybes.
Kūno svoris
Kūno svoris yra jėga, kuria objektas veikia atramą. Jūs sakote, tai yra gravitacijos jėga! Sumišimas kyla taip: iš tiesų, dažnai kūno svoris yra lygus gravitacijos jėgai, tačiau šios jėgos yra visiškai skirtingos. Gravitacija yra jėga, atsirandanti dėl sąveikos su Žeme. Svoris yra sąveikos su atrama rezultatas. Sunkio jėga veikia objekto svorio centre, o svoris yra jėga, kuri veikia atramą (ne objektą)!
Svorio nustatymo formulės nėra. Ši jėga žymima raide.
Atramos reakcijos jėga arba tamprumo jėga atsiranda reaguojant į objekto smūgį į pakabą ar atramą, todėl kūno svoris skaitiniu požiūriu visada yra toks pat kaip tamprumo jėga, tačiau yra priešingos krypties.
Atramos reakcijos jėga ir svoris yra tos pačios prigimties jėgos pagal 3-ąjį Niutono dėsnį, jos yra lygios ir nukreiptos priešingai. Svoris yra jėga, kuri veikia atramą, o ne kūną. Kūną veikia gravitacijos jėga.
Kūno svoris gali būti nelygus gravitacijai. Tai gali būti daugiau ar mažiau, arba gali būti, kad svoris lygus nuliui. Ši sąlyga vadinama nesvarumas. Nesvarumas – tai būsena, kai objektas nesąveikauja su atrama, pavyzdžiui, skrydžio būsena: yra gravitacija, bet svoris lygus nuliui!
Galima nustatyti pagreičio kryptį, jei nustatote, kur nukreipta gaunamoji jėga
Atkreipkite dėmesį, kad svoris yra jėga, matuojama niutonais. Kaip teisingai atsakyti į klausimą: „Kiek sveri“? Atsakome 50 kg, įvardindami ne savo svorį, o masę! Šiame pavyzdyje mūsų svoris yra lygus gravitacijai, tai yra, maždaug 500 N!
Perkrova- svorio ir sunkumo santykis
Archimedo jėga
Jėga atsiranda dėl kūno sąveikos su skysčiu (dujomis), kai jis panardinamas į skystį (arba dujas). Ši jėga išstumia kūną iš vandens (dujų). Todėl jis nukreiptas vertikaliai aukštyn (stumia). Nustatoma pagal formulę:
Ore mes nepaisome Archimedo galios.
Jei Archimedo jėga lygi gravitacijos jėgai, kūnas plūduriuoja. Jei Archimedo jėga didesnė, tada ji pakyla į skysčio paviršių, jei ji mažesnė, ji nugrimzta.
Elektrinės jėgos
Yra jėgos elektrinė kilmė. Atsiranda tada, kai yra elektros krūvis. Šios jėgos, tokios kaip Kulono jėga, Ampero jėga, Lorenco jėga, išsamiai aptariamos skyriuje Elektra.
Kūną veikiančių jėgų schematinis žymėjimas
Dažnai kūnas modeliuojamas kaip materialus taškas. Todėl diagramose įvairūs taikymo taškai perkeliami į vieną tašką – į centrą, o kūnas schematiškai vaizduojamas kaip apskritimas arba stačiakampis.
Norint teisingai paskirti jėgas, būtina išvardyti visus kūnus, su kuriais tiriamas kūnas sąveikauja. Nustatykite, kas atsitinka dėl sąveikos su kiekvienu: trintis, deformacija, trauka, o gal atstūmimas. Nustatykite jėgos tipą ir teisingai nurodykite kryptį. Dėmesio! Jėgų kiekis sutaps su kūnų, su kuriais vyksta sąveika, skaičiumi.
Svarbiausia prisiminti
1) Jėgos ir jų prigimtis;
2) Jėgų kryptis;
3) Gebėti nustatyti veikiančias jėgas
Yra išorinė (sausa) ir vidinė (klampi) trintis. Tarp kontaktų atsiranda išorinė trintis kietus paviršius, vidinis – tarp skysčio ar dujų sluoksnių, kai jie santykinis judėjimas. Yra trys išorinės trinties tipai: statinė trintis, slydimo trintis ir riedėjimo trintis.
Riedėjimo trintis nustatoma pagal formulę
Pasipriešinimo jėga atsiranda, kai kūnas juda skystyje ar dujose. Pasipriešinimo jėgos dydis priklauso nuo kūno dydžio ir formos, jo judėjimo greičio ir skysčio ar dujų savybių. Esant mažam judėjimo greičiui, pasipriešinimo jėga yra proporcinga kūno greičiui
Esant dideliam greičiui, jis yra proporcingas greičio kvadratui
Pasvarstykime abipusė trauka objektas ir Žemė. Tarp jų pagal gravitacijos dėsnį atsiranda jėga 
Dabar palyginkime gravitacijos dėsnį ir gravitacijos jėgą 
Pagreičio vertė laisvasis kritimas priklauso nuo Žemės masės ir jos spindulio! Taigi, naudojant tos planetos masę ir spindulį, galima apskaičiuoti, kokiu pagreičiu kris objektai Mėnulyje ar bet kurioje kitoje planetoje.
Atstumas nuo Žemės centro iki ašigalių yra mažesnis nei iki pusiaujo. Todėl traukos pagreitis ties pusiauju yra šiek tiek mažesnis nei ties ašigaliais. Tuo pačiu metu reikia pažymėti, kad pagrindinė gravitacijos pagreičio priklausomybės nuo vietovės platumos priežastis yra Žemės sukimosi aplink savo ašį faktas.
Tolstant nuo Žemės paviršiaus, gravitacijos jėga ir gravitacijos pagreitis keičiasi atvirkščiai proporcingai atstumo iki Žemės centro kvadratui.
Privati, bet mums nepaprastai svarbi jėgos rūšis universalioji gravitacija yra kūnų traukos prie Žemės jėga. Ši jėga vadinama gravitacija. Pagal visuotinės gravitacijos dėsnį jis išreiškiamas formule
čia m – kūno masė, M – Žemės masė, R – Žemės spindulys, h – kūno aukštis virš Žemės paviršiaus. Gravitacijos jėga nukreipta vertikaliai žemyn, link Žemės centro.
Gravitacijos jėga suteikia kūnui pagreitį, vadinamą gravitacijos pagreičiu. Pagal antrąjį Niutono dėsnį
Atsižvelgdami į gravitacinio pagreičio modulio išraišką (3.6.1), turėsime
Žemės paviršiuje (h = 0) gravitacinio pagreičio modulis lygus
o gravitacijos jėga yra
Į (3.6.4) ir (3.6.5) formules įtrauktas laisvojo kritimo pagreičio modulis yra maždaug 9,8 m/s 2 .
Gravitacijos pagreitis
Iš (3.6.3) formulės aišku, kad gravitacijos pagreitis nepriklauso nuo kūno masės. Jis mažėja kūnui kylant virš Žemės paviršiaus: gravitacijos pagreitis yra atvirkščiai proporcingas kūno atstumo nuo Žemės centro kvadratui.
Tačiau jei kūno aukštis h virš Žemės paviršiaus neviršija 100 km, tai atliekant skaičiavimus, leidžiančius ≈ 1,5% paklaidą, šio aukščio galima nepaisyti, palyginti su Žemės spinduliu (R = 6370 km). . Gravitacijos pagreitis aukštyje iki 100 km gali būti laikomas pastoviu ir lygus 9,8 m/s 2 .
Ir vis dėlto Žemės paviršiuje gravitacijos pagreitis ne visur vienodas. Tai priklauso nuo geografinė platuma: Daugiau prie Žemės ašigalių nei ties pusiauju. Esmė ta gaublys kiek paplokščias ties poliais. Pusiaujo spindulysŽemė yra 21 km didesnė už poliarinę.
Kita, svarbesnė gravitacijos pagreičio priklausomybės nuo geografinės platumos priežastis – Žemės sukimasis. Antrasis Niutono dėsnis, kurio pagalba gaunama (3.6.4) formulė, galioja inercinėje atskaitos sistemoje.
Tokia sistema yra pvz. heliocentrinė sistema. Griežtai kalbant, atskaitos sistema, susijusi su Žeme, negali būti laikoma inercine. Žemė sukasi aplink savo ašį ir juda uždara orbita aplink Saulę.
Žemės sukimasis ir jos palenkimas poliuose lemia tai, kad laisvojo kritimo pagreitis yra santykinai geocentrinė sistema skaičiuoti atgal skirtingos platumos skiriasi: ties ašigaliais g grindys ≈ 9,83 m/s 2, ties pusiauju g eq ≈ 9,78 m/s 2, 45° platumos g = 9,81 m/s 2 . Tačiau savo skaičiavimuose laikysime, kad gravitacijos pagreitis yra maždaug lygus 9,8 m/s 2 .
Dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį gravitacijos pagreitis visose vietose, išskyrus pusiaują ir ašigalius, nėra nukreiptas tiksliai į Žemės centrą.
Be to, gravitacijos pagreitis priklauso nuo uolienų, esančių Žemės žarnose, tankio. Tose vietose, kur yra didesnio tankio uolienos vidutinio tankioŽemė (pvz. geležies rūda), g yra didesnis. O ten, kur yra naftos telkinių, g yra mažesnis. Geologai tai naudoja ieškodami mineralų.
Žemės masė
Be „žemiškų“ eksperimentų, skirtų nustatyti gravitacijos konstantą G, negalėtume nustatyti Žemės ir kitų planetų masės jokiomis astronominėmis priemonėmis.
Eksperimentiškai nustatę gravitacijos pagreitį, galime naudoti išraišką (3.6.4) Žemės masei apskaičiuoti:
Į šią formulę pakeitę R ≈ 6,4 10 6 m, g ≈ 9,8 m/s 2 ir G = 6,67 10 -11 N m 2 /kg 2, gauname
Svorio centras
Gravitacijos jėga (1) veikia visus kūnus. Bet kokiam kūno taškui ši jėga taikoma, jei kūno negalima laikyti materialus taškas?
Paimkime kūną laisva forma, pavyzdžiui, faneros gabalas. Jame pradurkime kelias skylutes: taškuose A, B, D (3.9 pav., a).
Ryžiai. 3.9
Pakabinkime šią faneros gabalą ant mezgimo adatos, perleistos per skylę taške A. Faneros gabalą veikia gravitacijos jėga m ir jėga nuo atramos (mezgimo adatos) - atramos reakcijos jėga. Šių dviejų jėgų įtakoje kūnas yra pusiausvyroje (ramybės būsenoje). Todėl pagal antrąjį Niutono dėsnį,
kadangi kūno pagreitis lygus nuliui. Iš (3.6.7) išraiškos išplaukia, kad
y., gravitacijos jėga m ir atramos reakcijos jėga yra nukreiptos priešingomis kryptimis, o jų veikimo linijos yra toje pačioje tiesėje. Ši tiesi linija yra vertikali ir eina per tašką A (tiesią AK), nes stipino reakcijos jėga veikia faneros gabalą pakabos taške, t. y. taške A. Vadinasi, gravitacijos taškas ( gravitacijos vektoriaus pradžia) veikianti faneros gabalą, guli ant tiesios AK.
Dabar tą patį faneros gabalą pakabinkime taške B (3.9.6 pav.). Remdamiesi panašiais samprotavimais, prieisime prie išvados, kad sunkio jėgos taikymo taškas yra tiesėje BL. Bet kadangi sunkio jėgos taikymo taškas yra ir tiesėje BL, ir tiesėje AK, tai jis turi sutapti su jų susikirtimo tašku C. Pakabinę faneros gabalą taške D (3.9 pav., c) ir per jį nubrėžę vertikalią liniją, įsitikinsime, kad ji praeis ir per tašką C. Taigi bet kuriai kūno padėčiai erdvėje taškas kūną veikiančios gravitacijos jėgos taikymas yra vienas ir tas pats taškas. Šis taškas vadinamas kūno svorio centru.
Kūno svorio centras yra gravitacijos jėgos, veikiančios kūną bet kurioje erdvės padėtyje, taikymo taškas.
Turime gerai suprasti, kad gravitacijos jėga veikia visas kūno daleles. Bet jei gravitacijos centro padėtis yra žinoma, galime „pamiršti“, kad visas kūno dalis veikia gravitacijos jėgos, ir manyti, kad gravitacijos centre veikia tik viena jėga.
Vadovaudamiesi simetrijos svarstymais, galime nurodyti paprastos formos vienarūšių kūnų svorio centro padėtį (3.10 pav.):
- diskas ir rutulys - centre;
- lygiagretainio formos plokštė ir gretasienio formos sija - jų įstrižainių susikirtimo taške;
- cilindras - savo ašies viduryje.
Ryžiai. 3.10
Kūnų traukos prie Žemės jėga – gravitacijos jėga – yra viena iš visuotinės gravitacijos jėgos apraiškų. Ši jėga veikia taške, vadinamame kūno svorio centru.
Savitikros klausimai
- Kur didesnis pagreitis laisvasis kritimas: Maskvoje ar Sankt Peterburge?
- Yra žinoma, kad Mėnulis prie Žemės traukiasi jėga F = 2 10 20 N. Apskaičiuokite Mėnulio masę.
- Ar svorio centras gali būti už kūno ribų?
- Kur yra vienodos trikampės plokštės svorio centras?
- Iš kartono iškirpkite kelias savavališkos formos plokštes ir eksperimentiškai suraskite jų svorio centrą.
Sunkio taikymo taškas vadinamas sunkio centru.
Sunkio taikymo tašką (svorio centrą) nesunku nustatyti, ar kūnas fiksuotas viename taške, kad galėtų laisvai suktis. Jei kūnas yra pusiausvyros padėtyje, tada svorio centras turi būti vertikalioje padėtyje, einančioje per kūno tvirtinimo tašką.
Kadangi plytos yra vienalytės, kiekvienos plytos gravitacijos taškas bus jos ilgio viduryje.
Šiuo atveju strypas AB pajudės į priekį, o gravitacijos jėgų mtg ir m - ig taikymo taškų trajektorijos bus horizontalios tiesės.
Jėgos išskaidymas į dvi lygiagrečias sudedamąsias dalis. Žemė ant kietas yra tarsi sunkio jėgos taikymo taškas būtų kūno svorio centre. Mes tai naudosime toliau, pakeisdami gravitacijos veiksmą atskiros dalys standus kūnas, veikiant vienai jėgai, veikiančiai jo svorio centre ir vienodos jėgos gravitacija, veikianti visą kūną.
Redukcijos taškui paimsime jungties masės centrą S, kuris yra gravitacijos jėgos - jungties Fg ir inercijos jėgos Ri taikymo taškas. Pagrindinis jungtį veikiančių jėgų vektorius F F0 Рг Fg Рi - Jėgos F reikšmę ir kryptį galima gauti analitiškai naudojant operatoriaus funkciją SMVKT (žr.
Šios formulės yra apytikslės, nes medžiagos dalelės gravitacijos taško Pk k - vi koordinatės xk, yk, zk nustatomos tikslumu iki šios dalelės dydžio.
Taigi Žemės traukos poveikis kietam kūnui yra toks, tarsi gravitacijos taikymo taškas būtų kūno svorio centre.
Šios formulės yra apytikslės, nes medžiagos dalelės gravitacijos taško Pk k - b koordinatės Xb, z /, Zk nustatomos tikslumu iki šios dalelės dydžio.
Riedėjimo centro nustatymas pakaboms įvairių tipų. Spyruoklinių masių svorio centrą veikia sunkio jėga GK ir išcentrinė jėga Pku. Nespyruoklinių masių sunkio jėgos GH ir išcentrinės jėgos Rau taikymo taškas yra maždaug lygiame rato spinduliui aukštyje.
Tarp užduočių pateiktų jėgų gali būti: koncentruotos apkrovos, užduočių brėžiniuose pavaizduotos jėgos vektorių pavidalu; konstrukcinių elementų svoriai; paskirstytos apkrovos tam tikru intensyvumu. Jei problemose veikiamas kūnas ar kūnų sistema duotos poros jėgos, jas dažniausiai nurodo momento dydis ir sukimosi kryptis. Koncentruotų apkrovų taikymo taškai visada nurodomi problemos sąlygose. Gravitacijos jėgų taikymo taškai paprastai nenurodomi. Manoma, kad kiekvienas problemų sprendėjas, taikys šią jėgą atitinkamo kūno svorio centre. Būtina išsamiau pasikalbėti apie paskirstytas apkrovas.
Iš pusiausvyros sąlygų matyti, kad visiškai panardintas gretasienio paviršius turi būti horizontalus. Kai gretasienis nukrypsta nuo pusiausvyros padėties, pasislinkusio tūrio svorio centras pasislenka ta pačia kryptimi, kur pasviro gretasienis. Dėl to, kad sunkio jėgos poveikio O taškas ir kėlimo jėgos C taškas yra ne vienoje vertikalioje padėtyje, atsiranda sunkio ir kėlimo jėgos momentai. Jei gretasienio paviršius EF visiškai panardintas į skystį yra didesnis nei iš dalies panardintas DE ir GF (283 pav.), tai susidaręs momentas sugrąžins kūną į pusiausvyros padėtį – pusiausvyra bus stabili. Priešingu atveju (284 pav.), kai veidas EF visiškai panardintas į skystį yra mažesnis už iš dalies panardintus veidus DE ir GF, susidaręs momentas dar labiau pakreips kūną – pusiausvyra bus nestabili.
Šioje pastraipoje priminsime apie gravitaciją, įcentrinį pagreitį ir kūno svorį
Kiekvienas planetos kūnas yra veikiamas Žemės gravitacijos. Jėga, kuria Žemė traukia kiekvieną kūną, nustatoma pagal formulę
Taikymo taškas yra kūno svorio centre. Gravitacija visada nukreiptas vertikaliai žemyn.
Jėga, kuria kūnas traukiamas į Žemę, veikiamas Žemės gravitacinio lauko, vadinama gravitacija. Pagal visuotinės gravitacijos dėsnį, Žemės paviršiuje (arba šalia jo) m masės kūną veikia gravitacijos jėga.
F t = GMm/R 2
čia M yra Žemės masė; R yra Žemės spindulys.
Jei kūną veikia tik gravitacijos jėga, o visos kitos jėgos yra tarpusavyje subalansuotos, kūnas patiria laisvą kritimą. Pagal antrąjį Niutono dėsnį ir formulę F t = GMm/R 2 gravitacinio pagreičio modulis g randamas pagal formulę
g=Ft/m=GM/R2.
Iš (2.29) formulės išplaukia, kad laisvojo kritimo pagreitis nepriklauso nuo krintančio kūno masės m, t.y. visiems kūnams ši vietaŽemėje tas pats. Iš (2.29) formulės išplaukia, kad Ft = mg. Vektorine forma
F t = mg
5 dalyje buvo pažymėta, kad kadangi Žemė yra ne sfera, o apsisukimo elipsoidas, jos poliarinis spindulys yra mažesnis nei pusiaujo. Iš formulės F t = GMm/R 2 aišku, kad dėl šios priežasties traukos jėga ir jos sukeltas gravitacijos pagreitis ašigalyje yra didesnis nei ties pusiauju.
Gravitacijos jėga veikia visus kūnus, esančius Žemės gravitaciniame lauke, tačiau ne visi kūnai patenka į Žemę. Tai paaiškinama tuo, kad daugelio kūnų judėjimą trukdo kiti kūnai, pavyzdžiui, atramos, pakabos sriegiai ir kt. Kitų kūnų judėjimą ribojantys kūnai vadinami jungtys. Veikiant gravitacijai, ryšiai deformuojasi, o deformuotos jungties reakcijos jėga, pagal trečiąjį Niutono dėsnį, subalansuoja gravitacijos jėgą.
Gravitacijos pagreitį įtakoja Žemės sukimasis. Ši įtaka paaiškinama taip. Su Žemės paviršiumi susiję atskaitos rėmai (išskyrus du, susijusius su Žemės ašigaliais), griežtai kalbant, nėra inercinės sistemos nuoroda - Žemė sukasi aplink savo ašį ir kartu su ja juda apskritimais įcentrinis pagreitis ir tokias atskaitos sistemas. Šis atskaitos sistemų neinerciškumas visų pirma pasireiškia tuo, kad gravitacijos pagreičio vertė įvairiose Žemės vietose yra skirtinga ir priklauso nuo geografinės tos vietos, kurioje atskaitos sistema yra susijusi su yra Žemė, kurios atžvilgiu nustatomas gravitacijos pagreitis.
Tai parodė įvairiose platumose atlikti matavimai skaitines reikšmes laisvojo kritimo pagreičiai mažai skiriasi vienas nuo kito. Todėl ne itin tiksliais skaičiavimais galime nepaisyti su Žemės paviršiumi susijusių atskaitos sistemų neinerciškumo, taip pat Žemės formos skirtumo nuo sferinės ir daryti prielaidą, kad gravitacijos pagreitis bet kurioje Žemės vietoje. yra toks pat ir lygus 9,8 m/s 2 .
Iš visuotinės traukos dėsnio išplaukia, kad gravitacijos jėga ir jos sukeltas gravitacijos pagreitis mažėja didėjant atstumui nuo Žemės. Aukštyje h nuo Žemės paviršiaus gravitacinio pagreičio modulis nustatomas pagal formulę
g = GM/(R+h) 2.
Nustatyta, kad 300 km aukštyje virš Žemės paviršiaus gravitacijos pagreitis yra 1 m/s2 mažesnis nei Žemės paviršiuje.
Vadinasi, šalia Žemės (iki kelių kilometrų aukščio) gravitacijos jėga praktiškai nekinta, todėl laisvas kūnų kritimas šalia Žemės yra tolygiai pagreitintas judėjimas.
Kūno svoris. Nesvarumas ir perkrova
Jėga, kuria dėl traukos į Žemę kūnas veikia jos atramą arba pakabą, vadinama kūno svorio. Skirtingai nuo gravitacijos, kuri yra gravitacinė jėga taikomas kūnui, svoris yra elastinė jėga, taikomas atramai arba pakabai (t. y. prie jungties).
Stebėjimai rodo, kad kūno svoris P, nustatytas spyruoklinėje skalėje, yra lygus kūną veikiančiai gravitacijos jėgai F t tik tuo atveju, jei svarstyklės su kūnu Žemės atžvilgiu yra ramybės būsenoje arba juda tolygiai ir tiesia linija; Šiuo atveju
Р=F t=mg.
Jei kūnas juda pagreitintu greičiu, tai jo svoris priklauso nuo šio pagreičio vertės ir nuo jo krypties, palyginti su gravitacijos pagreičio kryptimi.
Kai kūnas pakabinamas ant spyruoklės skalės, jį veikia dvi jėgos: sunkio jėga F t =mg ir spyruoklės tamprumo jėga F yp. Jeigu šiuo atveju kūnas juda vertikaliai aukštyn arba žemyn laisvojo kritimo pagreičio krypties atžvilgiu, tai vektorinė jėgų F t ir F up suma duoda rezultantą, sukeliantį kūno pagreitį, t.y.
F t + F aukštyn =ma.
Pagal aukščiau pateiktą „svorio“ sąvokos apibrėžimą galime rašyti, kad P = -F yp. Iš formulės: F t + F aukštyn =ma. atsižvelgiant į tai, kad F T =mg, iš to seka, kad mg-ma=-F yp . Todėl P=m(g-a).
Jėgos Ft ir Fup nukreiptos išilgai vienos vertikalios tiesės. Todėl, jei kūno a pagreitis nukreiptas žemyn (t.y. jis sutampa su laisvojo kritimo pagreičiu g), tai modulyje
P=m(g-a)
Jei kūno pagreitis nukreiptas aukštyn (t. y. priešingai laisvojo kritimo pagreičio krypčiai), tada
P = m = m(g+a).
Vadinasi, kūno svoris, kurio pagreitis sutampa su sunkio pagreičio kryptimi, mažesnis svoris kūnas ramybės būsenoje ir kūno svoris, kurio pagreitis yra priešingas laisvojo kritimo pagreičio krypčiai, daugiau svorio kūnas ramybės būsenoje. Kūno svorio padidėjimas, kurį sukelia pagreitėjęs jo judėjimas, vadinamas perkrova.
Laisvajame rudenį a=g. Iš formulės: P=m(g-a)
iš to seka, kad šiuo atveju P = 0, ty svorio nėra. Todėl jei kūnai juda tik veikiami gravitacijos (t.y. laisvai krintantys), jie yra būsenoje nesvarumas. Būdingas bruožasŠi būsena yra deformacijų nebuvimas laisvai krintančiuose kūnuose ir vidinius įtempius, kuriuos sukelia ramybės kūnų gravitacija. Kūnų nesvarumo priežastis yra ta, kad gravitacijos jėga laisvai krentančiam kūnui ir jo atramai (arba pakabai) suteikia vienodus pagreičius.
