Koncepti i forcës. Madhësitë vektoriale dhe skalare

Nëse një trup përshpejtohet, atëherë diçka vepron mbi të. Si ta gjeni këtë "diçka"? Për shembull, çfarë lloj forcash veprojnë në një trup afër sipërfaqes së tokës? Kjo është forca e gravitetit të drejtuar vertikalisht poshtë, proporcionale me masën e trupit dhe për lartësi shumë më të vogla se rrezja e tokës $(\large R)$, pothuajse e pavarur nga lartësia; është e barabartë

$(\ i madh F = \dfrac (G \cdot m \cdot M)(R^2) = m \cdot g )$

$(\g i madh = \dfrac (G \cdot M)(R^2) )$

të ashtuquajturat nxitimi për shkak të gravitetit. Në drejtimin horizontal trupi do të lëvizë me një shpejtësi konstante, por lëvizja në drejtim vertikal është sipas ligjit të dytë të Njutonit:

$(\ m i madh \cdot g = m \cdot \majtas (\dfrac (d^2 \cdot x)(d \cdot t^2) \djathtas) )$

pas tkurrjes së $(\large m)$, ne gjejmë se nxitimi në drejtimin $(\large x)$ është konstant dhe i barabartë me $(\large g)$. Kjo është lëvizja e njohur e një trupi që bie lirisht, e cila përshkruhet nga ekuacionet

$(\ madh v_x = v_0 + g \cdot t)$

$(\ x i madh = x_0 + x_0 \cdot t + \dfrac (1)(2) \cdot g \cdot t^2)$

Si matet forca?

Në të gjitha tekstet shkollore dhe librat inteligjentë, është zakon të shprehet forca në Njuton, por përveç modeleve që përdorin fizikantët, Njutonët nuk përdoren askund. Kjo është jashtëzakonisht e papërshtatshme.

Njutoni Njutoni (N) është një njësi e prejardhur e forcës në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI).
Bazuar në ligjin e dytë të Njutonit, njësia e Njutonit përkufizohet si forca që ndryshon shpejtësinë e një trupi që peshon një kilogram me 1 metër në sekondë në një sekondë në drejtim të forcës.

Kështu, 1 N = 1 kg m/s².

Kilogram-forca (kgf ose kg) është një njësi metrike gravitacionale e forcës e barabartë me forcën që vepron në një trup që peshon një kilogram në fushën gravitacionale të tokës. Prandaj, sipas përkufizimit, një kilogram-forcë është e barabartë me 9,80665 N. Një kilogram-forcë është e përshtatshme sepse vlera e saj është e barabartë me peshën e një trupi që peshon 1 kg.
1 kgf = 9,80665 njuton (afërsisht ≈ 10 N)
1 N ≈ 0,10197162 kgf ≈ 0,1 kgf

1 N = 1 kg x 1 m/s2.

Ligji i gravitetit

Çdo objekt në Univers tërhiqet nga çdo objekt tjetër me një forcë proporcionale me masat e tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre.

$(\ i madh F = G \cdot \dfrac (m \cdot M)(R^2))$

Mund të shtojmë se çdo trup reagon ndaj një force të aplikuar ndaj tij me nxitim në drejtim të kësaj force, në madhësi në përpjesëtim të zhdrejtë me masën e trupit.

$(\large G)$ — konstante gravitacionale

$(\large M)$ - masa e tokës

$(\large R)$ - rrezja e tokës

$(\g i madh = 6,67 \cdot (10^(-11)) \majtas (\dfrac (m^3)(kg \cdot (sek)^2) \djathtas) )$

$(\ M i madh = 5,97 \cdot (10^(24)) \majtas (kg \djathtas) )$

$(\ R i madh = 6,37 \cdot (10^(6)) \majtas (m \djathtas) )$

Brenda kuadrit të mekanikës klasike, bashkëveprimi gravitacional përshkruhet nga ligji i gravitacionit universal të Njutonit, sipas të cilit forca e tërheqjes gravitacionale ndërmjet dy trupave me masë $(\m_1)$ dhe $(\m_2)$ i madh i ndarë nga një distancë. $(\large R)$ është

$(\large F = -G \cdot \dfrac (m_1 \cdot m_2)(R^2))$

Këtu $(\large G)$ është konstanta gravitacionale e barabartë me $(\large 6,673 \cdot (10^(-11)) m^3 / \left (kg \cdot (sek)^2 \djathtas) )$. Shenja minus do të thotë se forca që vepron në trupin e provës është gjithmonë e drejtuar përgjatë vektorit të rrezes nga trupi testues në burimin e fushës gravitacionale, d.m.th. ndërveprimi gravitacional çon gjithmonë në tërheqjen e trupave.
Fusha e gravitetit është potencial. Kjo do të thotë që ju mund të prezantoni energjinë potenciale të tërheqjes gravitacionale të një çifti trupash dhe kjo energji nuk do të ndryshojë pasi të lëvizni trupat përgjatë një laku të mbyllur. Potencialiteti i fushës gravitacionale përfshin ligjin e ruajtjes së shumës së energjisë kinetike dhe potenciale, e cila, kur studion lëvizjen e trupave në një fushë gravitacionale, shpesh thjeshton ndjeshëm zgjidhjen.
Në kuadrin e mekanikës Njutoniane, ndërveprimi gravitacional është me rreze të gjatë. Kjo do të thotë se pavarësisht se si lëviz një trup masiv, në çdo pikë të hapësirës potenciali dhe forca gravitacionale varen vetëm nga pozicioni i trupit në një moment të caktuar kohor.

Më e rëndë - Më e lehtë

Pesha e një trupi $(\large P)$ shprehet nga produkti i masës së tij $(\large m)$ dhe nxitimi për shkak të gravitetit $(\g i madh)$.

$(\p i madh = m \cdot g)$

Kur në tokë trupi bëhet më i lehtë (shtyp më pak në peshore), kjo është për shkak të një rënieje masat. Në Hënë, rënia e peshës shkaktohet nga një ndryshim në një faktor tjetër - $(\g)$, pasi përshpejtimi i gravitetit në sipërfaqen e hënës është gjashtë herë më pak se në tokë.

masa e tokës = $(\large 5,9736 \cdot (10^(24))\ kg )$

masa e hënës = $(\ e madhe 7,3477 \cdot (10^(22))\ kg )$

nxitimi i gravitetit në Tokë = $(\i madh 9,81\ m / c^2 )$

nxitimi gravitacional në Hënë = $(\i madh 1,62 \ m / c^2 )$

Si rezultat, produkti $(\large m \cdot g )$, dhe për këtë arsye pesha, zvogëlohet me 6 herë.

Por është e pamundur të përshkruhen të dyja këto dukuri me të njëjtën shprehje "bëje më të lehtë". Në hënë, trupat nuk bëhen më të lehtë, por vetëm bien më pak shpejt, ata janë "më pak epileptikë"))).

Madhësitë vektoriale dhe skalare

Një sasi vektoriale (për shembull, një forcë e aplikuar në një trup), përveç vlerës së saj (modulit), karakterizohet edhe nga drejtimi. Një sasi skalare (për shembull, gjatësia) karakterizohet vetëm nga vlera e saj. Të gjitha ligjet klasike të mekanikës janë formuluar për sasi vektoriale.

Figura 1.

Në Fig. Figura 1 tregon opsione të ndryshme për vendndodhjen e vektorit $( \large \overrightarrow(F))$ dhe parashikimet e tij $( \large F_x)$ dhe $( \large F_y)$ në boshtin $( \large X)$ dhe $( \large Y )$ përkatësisht:

• A. sasitë $( \large F_x)$ dhe $( \large F_y)$ janë jo zero dhe pozitive
• B. sasitë $( \large F_x)$ dhe $( \large F_y)$ janë jo zero, ndërsa $(\large F_y)$ është një sasi pozitive dhe $(\large F_x)$ është negative, sepse vektori $(\large \overrightarrow(F))$ drejtohet në drejtim të kundërt me drejtimin e boshtit $(\large X)$
• C.$(\large F_y)$ është një sasi pozitive jozero, $(\large F_x)$ është e barabartë me zero, sepse vektori $(\large \overrightarrow(F))$ është i drejtuar pingul me boshtin $(\large X)$

momenti i forcës

Një moment fuqie quhet prodhim vektorial i vektorit të rrezes të tërhequr nga boshti i rrotullimit deri në pikën e aplikimit të forcës dhe vektorit të kësaj force. Ato. Sipas përkufizimit klasik, momenti i forcës është një sasi vektoriale. Brenda kuadrit të problemit tonë, ky përkufizim mund të thjeshtohet si më poshtë: momenti i forcës $(\large \overrightarrow(F))$ i aplikuar në një pikë me koordinatë $(\large x_F)$, në lidhje me boshtin e vendosur në pikën $(\large x_0 )$ është një sasi skalare e barabartë me produktin e modulit të forcës $(\large \overrightarrow(F))$ dhe krahut të forcës - $(\large \majtas | x_F - x_0 \djathtas | ) $. Dhe shenja e kësaj sasie skalare varet nga drejtimi i forcës: nëse e rrotullon objektin në drejtim të akrepave të orës, atëherë shenja është plus, nëse në drejtim të kundërt, atëherë shenja është minus.

Është e rëndësishme të kuptojmë se ne mund të zgjedhim boshtin në mënyrë arbitrare - nëse trupi nuk rrotullohet, atëherë shuma e momenteve të forcave rreth çdo boshti është zero. Shënimi i dytë i rëndësishëm është se nëse një forcë zbatohet në një pikë përmes së cilës kalon një bosht, atëherë momenti i kësaj force rreth këtij boshti është i barabartë me zero (pasi krahu i forcës do të jetë i barabartë me zero).

Le të ilustrojmë sa më sipër me një shembull në Fig. 2. Le të supozojmë se sistemi i paraqitur në Fig. 2 është në ekuilibër. Merrni parasysh mbështetjen në të cilën qëndrojnë ngarkesat. Mbi të veprojnë 3 forca: $(\large \overrightarrow(N_1),\ \overrightarrow(N_2),\ \overrightarrow(N),)$ pikat e zbatimit të këtyre forcave A, NË Dhe ME përkatësisht. Shifra përmban gjithashtu forcat $(\large \overrightarrow(N_(1)^(gr)),\ \overrightarrow(N_2^(gr)))$. Këto forca aplikohen në ngarkesa, dhe sipas ligjit të 3-të të Njutonit

$(\large \overrightarrow(N_(1)) = - \overrightarrow(N_(1)^(gr)))$

$(\large \overrightarrow(N_(2)) = - \overrightarrow(N_(2)^(gr)))$

Tani merrni parasysh kushtin për barazinë e momenteve të forcave që veprojnë në mbështetje në lidhje me boshtin që kalon nëpër pikë A(dhe, siç ramë dakord më parë, pingul me rrafshin e vizatimit):

$(\large N \cdot l_1 - N_2 \cdot \majtas (l_1 +l_2 \djathtas) = ​​0)$

Ju lutemi vini re se momenti i forcës $(\large \overrightarrow(N_1))$ nuk u përfshi në ekuacion, pasi krahu i kësaj force në lidhje me boshtin në fjalë është i barabartë me $(\large 0)$. Nëse për ndonjë arsye duam të zgjedhim një bosht që kalon nëpër pikë ME, atëherë kushti për barazinë e momenteve të forcave do të duket kështu:

$(\large N_1 \cdot l_1 - N_2 \cdot l_2 = 0)$

Mund të tregohet se, nga pikëpamja matematikore, dy ekuacionet e fundit janë ekuivalente.

Qendra e gravitetit

Qendra e gravitetit në një sistem mekanik është pika në lidhje me të cilën momenti total i gravitetit që vepron në sistem është zero.

Qendra e masës

Pika e qendrës së masës është e jashtëzakonshme në atë që nëse një numër i madh forcash veprojnë mbi grimcat që formojnë një trup (pavarësisht nëse është e ngurtë apo e lëngshme, një grup yjesh apo diçka tjetër) (që do të thotë vetëm forca të jashtme, pasi të gjitha të brendshmet forcat kompensojnë njëra-tjetrën), atëherë forca që rezulton çon në një përshpejtim të tillë të kësaj pike sikur e gjithë masa e trupit $(\m) i madh të ishte në të.

Pozicioni i qendrës së masës përcaktohet nga ekuacioni:

$(\large R_(c.m.) = \frac(\shuma m_i\, r_i)(\shuma m_i))$

Ky është një ekuacion vektorial, d.m.th. në fakt ekzistojnë tre ekuacione - një për secilin nga tre drejtimet. Por merrni parasysh vetëm drejtimin $(\large x)$. Çfarë do të thotë barazia e mëposhtme?

$(\large X_(c.m.) = \frac(\shuma m_i\, x_i)(\shuma m_i))$

Supozoni se trupi është i ndarë në copa të vogla me të njëjtën masë $(\m i madh)$, dhe masa totale e trupit do të jetë e barabartë me numrin e pjesëve të tilla $(\large N)$ shumëzuar me masën e një pjese , për shembull 1 gram. Atëherë ky ekuacion do të thotë që ju duhet të merrni koordinatat $(\x)$ të të gjitha pjesëve, t'i shtoni ato dhe ta ndani rezultatin me numrin e pjesëve. Me fjalë të tjera, nëse masat e pjesëve janë të barabarta, atëherë $(\large X_(c.m.))$ do të jetë thjesht mesatarja aritmetike e koordinatave $(\x) $ të mëdha të të gjitha pjesëve.

Masa dhe dendësia

Masa është një sasi fizike themelore. Masa karakterizon disa veti të një trupi në të njëjtën kohë dhe në vetvete ka një sërë veçorish të rëndësishme.

• Masa shërben si masë e substancës që përmban një trup.
• Masa është një masë e inercisë së një trupi. Inercia është vetia e një trupi për të ruajtur shpejtësinë e tij të pandryshuar (në kuadrin inercial të referencës) kur ndikimet e jashtme mungojnë ose kompensojnë njëra-tjetrën. Në prani të ndikimeve të jashtme, inercia e një trupi manifestohet në faktin se shpejtësia e tij nuk ndryshon menjëherë, por gradualisht, dhe sa më ngadalë, aq më e madhe është inercia (d.m.th masa) e trupit. Për shembull, nëse një top i bilardos dhe një autobus lëvizin me të njëjtën shpejtësi dhe frenohen nga e njëjta forcë, atëherë duhet shumë më pak kohë për të ndaluar topin sesa për të ndaluar autobusin.
• Masat e trupave janë arsyeja e tërheqjes së tyre gravitacionale ndaj njëri-tjetrit (shih seksionin "Graviteti").
• Masa e një trupi është e barabartë me shumën e masave të pjesëve të tij. Ky është i ashtuquajturi aditivitet i masës. Aditiviteti ju lejon të përdorni një standard prej 1 kg për të matur masën.
• Masa e një sistemi të izoluar trupash nuk ndryshon me kalimin e kohës (ligji i ruajtjes së masës).
• Masa e një trupi nuk varet nga shpejtësia e lëvizjes së tij. Masa nuk ndryshon kur lëviz nga një kornizë referimi në tjetrën.
• Dendësia i një trupi homogjen është raporti i masës së trupit me vëllimin e tij:

$(\p i madh = \dfrac (m)(V) )$

Dendësia nuk varet nga vetitë gjeometrike të trupit (forma, vëllimi) dhe është karakteristikë e substancës së trupit. Dendësia e substancave të ndryshme janë paraqitur në tabelat e referencës. Këshillohet të mbani mend densitetin e ujit: 1000 kg/m3.

Ligji i dytë dhe i tretë i Njutonit

Ndërveprimi i trupave mund të përshkruhet duke përdorur konceptin e forcës. Forca është një sasi vektoriale, e cila është një masë e ndikimit të një trupi në një tjetër.
Duke qenë vektor, forca karakterizohet nga moduli (vlera absolute) dhe drejtimi i saj në hapësirë. Për më tepër, pika e aplikimit të forcës është e rëndësishme: e njëjta forcë në madhësi dhe drejtim, e aplikuar në pika të ndryshme të trupit, mund të ketë efekte të ndryshme. Pra, nëse kapni buzën e një rrote biçiklete dhe tërhiqeni në mënyrë tangjenciale në buzë, rrota do të fillojë të rrotullohet. Nëse tërhiqeni përgjatë rrezes, nuk do të ketë rrotullim.

Ligji i dytë i Njutonit

Produkti i masës trupore dhe vektori i nxitimit është rezultati i të gjitha forcave të aplikuara në trup:

$(\large m \cdot \overrightarrow(a) = \overrightarrow(F))$

Ligji i dytë i Njutonit lidh nxitimin dhe vektorët e forcës. Kjo do të thotë se pohimet e mëposhtme janë të vërteta.

1. $(\large m \cdot a = F)$, ku $(\large a)$ është moduli i nxitimit, $(\large F)$ është moduli i forcës që rezulton.
2. Vektori i nxitimit ka të njëjtin drejtim me vektorin e forcës rezultante, pasi masa e trupit është pozitive.

Ligji i tretë i Njutonit

Dy trupa veprojnë mbi njëri-tjetrin me forca të barabarta në madhësi dhe të kundërta në drejtim. Këto forca kanë të njëjtën natyrë fizike dhe drejtohen përgjatë një vije të drejtë që lidh pikat e tyre të aplikimit.

Parimi i mbivendosjes

Përvoja tregon se nëse disa trupa të tjerë veprojnë në një trup të caktuar, atëherë forcat përkatëse mblidhen si vektorë. Më saktësisht, parimi i mbivendosjes është i vlefshëm.
Parimi i mbivendosjes së forcave. Lërini forcat të veprojnë në trup$(\large \overrightarrow(F_1), \overrightarrow(F_2),\ \ldots \overrightarrow(F_n))$ Nëse i zëvendësoni me një forcë$(\large \overrightarrow(F) = \overrightarrow(F_1) + \overrightarrow(F_2) \ldots + \overrightarrow(F_n))$ , atëherë rezultati i ndikimit nuk do të ndryshojë.
Forca $(\large \overrightarrow(F))$ thirret rezultante forcon $(\large \overrightarrow(F_1), \overrightarrow(F_2),\ \ldots \overrightarrow(F_n))$ ose që rezulton me forcë.

Transportues apo transportues? Tre sekrete dhe transporti ndërkombëtar i mallrave

Transportuesi ose transportuesi: kë të zgjidhni? Nëse transportuesi është i mirë dhe dërguesi është i keq, atëherë i pari. Nëse transportuesi është i keq dhe dërguesi është i mirë, atëherë ky i fundit. Kjo zgjedhje është e thjeshtë. Por si mund të vendosni kur të dy kandidatët janë të mirë? Si të zgjidhni nga dy opsione në dukje ekuivalente? Fakti është se këto opsione nuk janë ekuivalente.

Histori horror të transportit ndërkombëtar

MIDIS NJË ÇEKIK DHE NJË KODRE.

Nuk është e lehtë të jetosh mes klientit të transportit dhe pronarit shumë dinak dhe ekonomik të ngarkesës. Një ditë morëm një porosi. Transporti për tre kopekë, kushte shtesë për dy fletë, koleksioni quhet.... Ngarkohet të mërkurën. Makina është tashmë në vend të martën dhe deri në drekë të nesërmen, magazina fillon të hedhë ngadalë në rimorkio gjithçka që dërguesi juaj ka mbledhur për klientët e saj marrës.

NJË VEND I MAGJËSUAR - PTO KOZLOVICHY.

Sipas legjendave dhe përvojës, të gjithë ata që transportonin mallra nga Evropa me rrugë e dinë se çfarë vendi i tmerrshëm është posta e Kozloviçit, dogana e Brestit. Çfarë kaosi krijojnë doganierët bjellorusë, ata gjejnë fajin në çdo mënyrë të mundshme dhe vendosin çmime të tepruara. Dhe është e vërtetë. Por jo të gjitha...

NE VITIN E RI SJELLIM QUMËSHT PLUHUR.

Ngarkimi me ngarkesa grupore në një magazinë konsolidimi në Gjermani. Një nga ngarkesat është qumështi pluhur nga Italia, dërgimi i të cilit është porositur nga Forwarder-i... Një shembull klasik i punës së një spedidieri-“transmetuesi” (ai nuk thellohet në asgjë, ai thjesht transmeton përgjatë zinxhir).

Dokumentet për transport ndërkombëtar

Transporti rrugor ndërkombëtar i mallrave është shumë i organizuar dhe burokratik, si rezultat, një sërë dokumentesh të unifikuara përdoren për të kryer transportin rrugor ndërkombëtar të mallrave. Nuk ka rëndësi nëse është një transportues doganor apo i zakonshëm - ai nuk do të udhëtojë pa dokumente. Edhe pse kjo nuk është shumë emocionuese, ne u përpoqëm të shpjegojmë në një mënyrë më të thjeshtë qëllimin e këtyre dokumenteve dhe kuptimin që ato kanë. Ata dhanë një shembull të plotësimit të TIR, CMR, T1, EX1, Faturës, Listës së Paketimit...

Llogaritja e ngarkesës në bosht për transportin rrugor të mallrave

Qëllimi është të studiohet mundësia e rishpërndarjes së ngarkesave në boshtet e traktorit dhe gjysmërimorkios kur ndryshon vendndodhja e ngarkesës në gjysmërimorkio. Dhe duke e zbatuar këtë njohuri në praktikë.

Në sistemin që po shqyrtojmë ka 3 objekte: një traktor $(T)$, një gjysmërimorkio $(\large ((p.p.)))$ dhe një ngarkesë $(\large (gr))$. Të gjitha variablat që lidhen me secilin prej këtyre objekteve do të shënohen me mbishkrimin $T$, $(\large (p.p.))$ dhe $(\large (gr))$ përkatësisht. Për shembull, pesha e tarës së një traktori do të shënohet si $m^(T)$.

Pse nuk hani agarikë miza? Doganieri nxori një psherëtimë trishtimi.

Çfarë po ndodh në tregun ndërkombëtar të transportit rrugor? Shërbimi Federal i Doganave të Federatës Ruse ka ndaluar tashmë lëshimin e TIR Carnets pa garanci shtesë në disa rrethe federale. Dhe ajo njoftoi se nga 1 dhjetori i këtij viti do ta ndërpresë plotësisht marrëveshjen me IRU-në pasi nuk i plotëson kërkesat e Unionit Doganor dhe po parashtron pretendime financiare jo fëminore.
IRU në përgjigje: "Shpjegimet e Shërbimit Federal të Doganave të Rusisë në lidhje me borxhin e pretenduar të ASMAP në shumën prej 20 miliardë rubla janë një trillim i plotë, pasi të gjitha pretendimet e vjetra TIR janë shlyer plotësisht..... Çfarë bëjmë ne? , transportuesit e zakonshëm, mendoni?

Faktori i depozitimit Pesha dhe vëllimi i ngarkesës gjatë llogaritjes së kostos së transportit

Llogaritja e kostos së transportit varet nga pesha dhe vëllimi i ngarkesës. Për transportin detar, vëllimi është më shpesh vendimtar, për transportin ajror - pesha. Për transportin rrugor të mallrave, një tregues kompleks është i rëndësishëm. Cili parametër për llogaritjet do të zgjidhet në një rast të veçantë varet nga pesha specifike e ngarkesës (Faktori i depozitimit) .

Është e nevojshme të dihet pika e aplikimit dhe drejtimi i secilës forcë. Është e rëndësishme të jeni në gjendje të përcaktoni saktësisht se cilat forca veprojnë në trup dhe në çfarë drejtimi. Forca shënohet si , e matur në Njuton. Për të bërë dallimin midis forcave, ato përcaktohen si më poshtë

Më poshtë janë forcat kryesore që veprojnë në natyrë. Është e pamundur të shpikësh forca që nuk ekzistojnë gjatë zgjidhjes së problemeve!

Ka shumë forca në natyrë. Këtu kemi parasysh forcat që merren parasysh në lëndën e fizikës shkollore kur studiojmë dinamikën. Përmenden edhe forca të tjera, të cilat do të diskutohen në seksione të tjera.

Graviteti

Çdo trup në planet ndikohet nga graviteti i Tokës. Forca me të cilën Toka tërheq çdo trup përcaktohet nga formula

Pika e aplikimit është në qendër të gravitetit të trupit. Graviteti drejtuar gjithmonë vertikalisht poshtë.

Forca e fërkimit

Le të njihemi me forcën e fërkimit. Kjo forcë ndodh kur trupat lëvizin dhe dy sipërfaqe vijnë në kontakt. Forca lind nga fakti se sipërfaqet, kur shikohen nën një mikroskop, nuk janë aq të lëmuara sa duken. Forca e fërkimit përcaktohet nga formula:

Forca zbatohet në pikën e kontaktit të dy sipërfaqeve. Drejtuar në drejtim të kundërt me lëvizjen.

Forca e reagimit të tokës

Le të imagjinojmë një objekt shumë të rëndë të shtrirë në një tavolinë. Tabela përkulet nën peshën e objektit. Por sipas ligjit të tretë të Njutonit, tabela vepron mbi objektin me të njëjtën forcë si objekti në tryezë. Forca drejtohet e kundërta me forcën me të cilën objekti shtyp mbi tavolinë. Kjo është, lart. Kjo forcë quhet reaksion i tokës. Emri i forcës "flet" reagon mbështetja. Kjo forcë ndodh sa herë që ka një ndikim në mbështetje. Natyra e shfaqjes së saj në nivel molekular. Objekti dukej se deformonte pozicionin dhe lidhjet e zakonshme të molekulave (brenda tryezës), ata, nga ana tjetër, përpiqen të kthehen në gjendjen e tyre origjinale, "rezistojnë".

Absolutisht çdo trup, madje edhe ai shumë i lehtë (për shembull, një laps i shtrirë në një tavolinë), deformon mbështetjen në nivel mikro. Prandaj, ndodh një reagim tokësor.

Nuk ka formulë të veçantë për gjetjen e kësaj force. Ajo shënohet me shkronjën , por kjo forcë është thjesht një lloj i veçantë i forcës së elasticitetit, kështu që mund të shënohet edhe si

Forca zbatohet në pikën e kontaktit të objektit me mbështetësin. Drejtuar pingul me suportin.

Meqenëse trupi përfaqësohet si një pikë materiale, forca mund të përfaqësohet nga qendra

Forca elastike

Kjo forcë lind si rezultat i deformimit (ndryshimit të gjendjes fillestare të substancës). Për shembull, kur shtrijmë një sustë, rrisim distancën midis molekulave të materialit susta. Kur ngjeshim një sustë, e zvogëlojmë atë. Kur kthehemi ose zhvendosemi. Në të gjithë këta shembuj, lind një forcë që parandalon deformimin - forca elastike.

Ligji i Hukut

Forca elastike drejtohet e kundërta me deformimin.

Meqenëse trupi përfaqësohet si një pikë materiale, forca mund të përfaqësohet nga qendra

Kur lidhni susta në seri, për shembull, ngurtësia llogaritet duke përdorur formulën

Kur lidhet paralelisht, ngurtësia

Ngurtësia e mostrës. Moduli i Young.

Moduli i Young karakterizon vetitë elastike të një substance. Kjo është një vlerë konstante që varet vetëm nga materiali dhe gjendja e tij fizike. Karakterizon aftësinë e një materiali për t'i rezistuar deformimit në tërheqje ose shtypje. Vlera e modulit të Young është tabelare.

Lexoni më shumë për vetitë e trupave të ngurtë.

Pesha trupore

Pesha e trupit është forca me të cilën një objekt vepron në një mbështetëse. Ju thoni, kjo është forca e gravitetit! Konfuzioni ndodh në sa vijon: në të vërtetë, shpesh pesha e një trupi është e barabartë me forcën e gravitetit, por këto forca janë krejtësisht të ndryshme. Graviteti është një forcë që lind si rezultat i ndërveprimit me Tokën. Pesha është rezultat i ndërveprimit me mbështetjen. Forca e gravitetit zbatohet në qendrën e rëndesës së objektit, ndërsa pesha është forca që ushtrohet në mbështetëse (jo në objekt)!

Nuk ka formulë për përcaktimin e peshës. Kjo forcë përcaktohet nga shkronja.

Forca e reagimit mbështetës ose forca elastike lind si përgjigje ndaj ndikimit të një objekti në pezullimin ose mbështetësin, prandaj pesha e trupit është gjithmonë numerikisht e njëjtë me forcën elastike, por ka drejtim të kundërt.

Forca e reagimit mbështetës dhe pesha janë forca të së njëjtës natyrë sipas ligjit të 3-të të Njutonit, ato janë të barabarta dhe të drejtuara në mënyrë të kundërt. Pesha është një forcë që vepron në mbështetje, jo në trup. Forca e gravitetit vepron në trup.

Pesha e trupit mund të mos jetë e barabartë me gravitetin. Mund të jetë pak a shumë, ose mund të jetë që pesha të jetë zero. Kjo gjendje quhet pa peshë. Papeshë është një gjendje kur një objekt nuk ndërvepron me një mbështetje, për shembull, gjendja e fluturimit: ka gravitet, por pesha është zero!

Është e mundur të përcaktohet drejtimi i nxitimit nëse përcaktoni se ku drejtohet forca rezultante

Ju lutemi vini re se pesha është forcë, e matur në Njuton. Si t'i përgjigjeni saktë pyetjes: "Sa peshoni"? Ne i përgjigjemi 50 kg, duke mos përmendur peshën tonë, por masën tonë! Në këtë shembull, pesha jonë është e barabartë me gravitetin, domethënë afërsisht 500 N!

Mbingarkesa- raporti i peshës ndaj gravitetit

Forca e Arkimedit

Forca lind si rezultat i bashkëveprimit të një trupi me një lëng (gaz), kur ai zhytet në një lëng (ose gaz). Kjo forcë e shtyn trupin jashtë ujit (gazit). Prandaj, drejtohet vertikalisht lart (shtyhet). Përcaktohet nga formula:

Në ajër ne lëmë pas dore fuqinë e Arkimedit.

Nëse forca e Arkimedit është e barabartë me forcën e gravitetit, trupi noton. Nëse forca e Arkimedit është më e madhe, atëherë ajo ngrihet në sipërfaqen e lëngut, nëse është më e vogël, ajo fundoset.

Forcat elektrike

Ka forca me origjinë elektrike. Ndodh në prani të një ngarkese elektrike. Këto forca, si forca e Kulombit, forca e Amperit, forca e Lorencit, diskutohen në detaje në seksionin Elektriciteti.

Përcaktimi skematik i forcave që veprojnë në një trup

Shpesh një trup modelohet si një pikë materiale. Prandaj, në diagrame, pika të ndryshme aplikimi transferohen në një pikë - në qendër, dhe trupi përshkruhet në mënyrë skematike si një rreth ose drejtkëndësh.

Për të përcaktuar saktë forcat, është e nevojshme të renditni të gjithë trupat me të cilët ndërvepron trupi në studim. Përcaktoni se çfarë ndodh si rezultat i ndërveprimit me secilën: fërkimi, deformimi, tërheqja ose ndoshta zmbrapsja. Përcaktoni llojin e forcës dhe tregoni saktë drejtimin. Kujdes! Sasia e forcave do të përkojë me numrin e trupave me të cilët ndodh ndërveprimi.

Gjëja kryesore për të mbajtur mend

1) Forcat dhe natyra e tyre;
2) Drejtimi i forcave;
3) Të jetë në gjendje të identifikojë forcat që veprojnë

Ka fërkim të jashtëm (të thatë) dhe të brendshëm (viskoz). Fërkimi i jashtëm ndodh midis sipërfaqeve të ngurta që kontaktojnë, fërkimi i brendshëm ndodh midis shtresave të lëngut ose gazit gjatë lëvizjes së tyre relative. Ekzistojnë tre lloje të fërkimit të jashtëm: fërkimi statik, fërkimi rrëshqitës dhe fërkimi rrotullues.

Fërkimi i rrotullimit përcaktohet nga formula

Forca e rezistencës ndodh kur një trup lëviz në një lëng ose gaz. Madhësia e forcës së rezistencës varet nga madhësia dhe forma e trupit, shpejtësia e lëvizjes së tij dhe vetitë e lëngut ose gazit. Në shpejtësi të ulëta të lëvizjes, forca e tërheqjes është proporcionale me shpejtësinë e trupit

Në shpejtësi të mëdha është proporcionale me katrorin e shpejtësisë

Le të shqyrtojmë tërheqjen e ndërsjellë të një objekti dhe Tokës. Midis tyre, sipas ligjit të gravitetit, lind një forcë

Tani le të krahasojmë ligjin e gravitetit dhe forcën e gravitetit

Madhësia e nxitimit për shkak të gravitetit varet nga masa e Tokës dhe rrezja e saj! Kështu, është e mundur të llogaritet se me çfarë përshpejtimi do të bien objektet në Hënë ose në ndonjë planet tjetër, duke përdorur masën dhe rrezen e atij planeti.

Distanca nga qendra e Tokës në pole është më e vogël se në ekuator. Prandaj, nxitimi i gravitetit në ekuator është pak më i vogël se në pole. Në të njëjtën kohë, duhet të theksohet se arsyeja kryesore e varësisë së nxitimit të gravitetit nga gjerësia gjeografike e zonës është fakti i rrotullimit të Tokës rreth boshtit të saj.

Ndërsa largohemi nga sipërfaqja e Tokës, forca e gravitetit dhe nxitimi i gravitetit ndryshojnë në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga qendra e Tokës.

PËRKUFIZIM

Forcaështë një madhësi vektoriale që është masë e veprimit të trupave ose fushave të tjera në një trup të caktuar, si rezultat i së cilës ndodh një ndryshim në gjendjen e këtij trupi. Në këtë rast, një ndryshim në gjendje nënkupton një ndryshim ose deformim.

Koncepti i forcës i referohet dy trupave. Gjithmonë mund të tregoni trupin mbi të cilin vepron forca dhe trupin nga i cili vepron.

Forca karakterizohet nga:

• modul;
• drejtimi;
• pikë aplikimi.

Madhësia dhe drejtimi i forcës janë të pavarura nga zgjedhja.

Njësia e forcës në sistemin C është 1 Njuton.

Në natyrë, nuk ka trupa materialë që janë jashtë ndikimit të trupave të tjerë, dhe, për rrjedhojë, të gjithë trupat janë nën ndikimin e forcave të jashtme ose të brendshme.

Disa forca mund të veprojnë në një trup në të njëjtën kohë. Në këtë rast vlen parimi i pavarësisë së veprimit: veprimi i secilës forcë nuk varet nga prania ose mungesa e forcave të tjera; veprimi i kombinuar i disa forcave është i barabartë me shumën e veprimeve të pavarura të forcave individuale.

Forca rezultuese

Për të përshkruar lëvizjen e një trupi në këtë rast, përdoret koncepti i forcës rezultante.

PËRKUFIZIM

Forca rezultueseështë një forcë, veprimi i së cilës zëvendëson veprimin e të gjitha forcave të aplikuara në trup. Ose, me fjalë të tjera, rezultanta e të gjitha forcave të aplikuara në trup është e barabartë me shumën vektoriale të këtyre forcave (Fig. 1).

Fig.1. Përcaktimi i forcave rezultante

Meqenëse lëvizja e një trupi konsiderohet gjithmonë në një sistem koordinativ, është e përshtatshme të merret parasysh jo vetë forca, por projeksionet e saj në boshtet e koordinatave (Fig. 2, a). Në varësi të drejtimit të forcës, projeksionet e saj mund të jenë ose pozitive (Fig. 2, b) ose negative (Fig. 2, c).

Fig.2. Projeksionet e forcës në akset koordinative: a) në një plan; b) në vijë të drejtë (projeksioni është pozitiv);
c) në një vijë të drejtë (projeksioni është negativ)

Fig.3. Shembuj që ilustrojnë shtimin vektorial të forcave

Shpesh shohim shembuj që ilustrojnë shtimin vektorial të forcave: një llambë varet në dy kabllo (Fig. 3, a) - në këtë rast, ekuilibri arrihet për faktin se rezultanta e forcave të tensionit kompensohet nga pesha e llambë; blloku rrëshqet përgjatë një plani të pjerrët (Fig. 3, b) - lëvizja ndodh për shkak të forcave rezultante të fërkimit, gravitetit dhe reagimit mbështetës. Rreshtat e famshëm nga fabula nga I.A. Krylova "dhe karroca është ende atje!" - gjithashtu një ilustrim i barazisë së rezultantes së tre forcave në zero (Fig. 3, c).

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Përveç gravitetit, trupat që lëvizin në lidhje me sipërfaqen e Tokës ndikohen gjithashtu nga forca Coriolis.

Histori

Jordan Nemorarius, në esenë e tij "Për gravitetet", kur shqyrtoi ngarkesat në një plan të pjerrët, i zbërtheu forcat e tyre të gravitetit në komponentë normalë dhe paralelë me rrafshin e pjerrët dhe ishte afër përkufizimit të momentit statik.

Trup sferikisht simetrik

Toka

(\displaystyle P=9(,)780318(1+0(,)005302\sin \varphi -0(,)000006\sin ^(2)2\varphi)m-0(,)000003086Hm.) Këndiα (\displaystyle \alfa) mes gravitetit P → (\displaystyle (\vec (P))) dhe forca e tërheqjes gravitacionale drejt Tokës F → (\displaystyle (\vec (F)))

α ≈ 0,001 8 sin ⁡ 2 φ (\displaystyle \alpha \përafërsisht 0(,)0018\sin (2\varphi )) Ai ndryshon nga zero (në ekuator, kuφ = 0 ∘ (\displaystyle \varphi =0^(\circ )) dhe në pole, kuφ = 90 ∘ (\displaystyle \varphi =90^(\circ )) ) te 0,001 8 (\displaystyle 0(,)0018) i lumtur ose 6′ (\displaystyle 6") (në gjerësi gjeografike).

45 ∘ (\displaystyle 45^(\circ ))

Lëvizja e trupave nën ndikimin e gravitetit

Kur hedhim një trup nga një lartësi e caktuar paralel me sipërfaqen e Tokës, diapazoni i fluturimit rritet me rritjen e shpejtësisë fillestare. Në vlera të mëdha të shpejtësisë fillestare, për të llogaritur trajektoren e trupit, është e nevojshme të merret parasysh forma sferike e Tokës dhe ndryshimi në drejtimin e gravitetit në pika të ndryshme të trajektores.

Me një vlerë të caktuar shpejtësie, e quajtur shpejtësia e parë kozmike, një trup i hedhur tangjencialisht në sipërfaqen e Tokës, nën ndikimin e gravitetit në mungesë të rezistencës nga atmosfera, mund të lëvizë rreth Tokës në një rreth pa rënë në Tokë. . Me një shpejtësi që tejkalon shpejtësinë e dytë të ikjes, trupi largohet nga sipërfaqja e Tokës në pafundësi përgjatë një trajektoreje hiperbolike. Me shpejtësi të ndërmjetme midis shpejtësisë së parë dhe të dytë kozmike, trupi lëviz rreth Tokës përgjatë një trajektoreje eliptike.

Energjia potenciale e një trupi të ngritur mbi Tokë

Energjia potenciale e një trupi të ngritur mbi Tokë është puna e gravitetit të marrë me shenjën e kundërt, e kryer kur lëvizni trupin nga sipërfaqja e Tokës në këtë pozicion. Është e barabartë E p = γ M m (1 R z − 1 R) (\displaystyle E_(p)=\gama Mm((\frac (1)(R_(z)))-(\frac (1)(R)) )), Ku γ (\displaystyle \gama)- konstante gravitacionale, M (\displaystyle M)- masa e tokës, m (\displaystyle m)- pesha trupore, R z (\displaystyle R_(z))- rrezja e Tokës, R (\displaystyle R)- distanca nga qendra e Tokës së trupit.

Kur trupi largohet nga një distancë jo e vogël në krahasim me rrezen e Tokës, fusha gravitacionale mund të konsiderohet uniforme, domethënë nxitimi i gravitetit është konstant. Në këtë rast, kur ngrihet një trup me një masë m (\displaystyle m) deri në lartësi h (\displaystyle h) graviteti funksionon nga sipërfaqja e Tokës A = − m g h (\displaystyle A=-mgh). Prandaj, energjia potenciale e trupit është: E p = m g h (\displaystyle E_(p)=mgh). Energjia potenciale e një trupi mund të ketë vlera pozitive dhe negative. Trupi në thellësi h (\displaystyle h) nga sipërfaqja e Tokës ka një energji potenciale negative E p = − m g h (\displaystyle E_(p)=-mgh) .

Kur uji avullon nga sipërfaqja e Tokës, rrezatimi diellor shndërrohet në energji potenciale të avullit të ujit në atmosferë. Më pas, kur reshjet atmosferike bien në tokë, ato kthehen në energji kinetike gjatë rrjedhjes dhe kryen punë gërryese në procesin e transportit të materialit denudues në të gjithë tokën dhe bën të mundur jetën e botës organike në Tokë.

Energjia potenciale e masave shkëmbore të transportuara nga proceset tektonike shpenzohet kryesisht për lëvizjen e produkteve të shkatërrimit të shkëmbinjve nga zonat e ngritura të sipërfaqes në ato më të ulëta.

Kuptimi në natyrë

Graviteti luan një rol të rëndësishëm në evolucionin e yjeve. Për yjet në fazën e sekuencës kryesore të evolucionit të tyre, graviteti është një nga faktorët e rëndësishëm që siguron kushtet e nevojshme për shkrirjen termonukleare. Në fazat e fundit të evolucionit të yjeve, në procesin e kolapsit të tyre, falë forcës së gravitetit që nuk kompensohet nga forcat e presionit të brendshëm, yjet kthehen në yje neutron ose vrima të zeza.

Graviteti është shumë i rëndësishëm për formimin e strukturës së strukturës së brendshme të Tokës dhe planetëve të tjerë dhe evolucionin tektonik të sipërfaqes së saj. Sa më e madhe të jetë forca e gravitetit, aq më e madhe bie masa e materialit të meteorit për njësi të sipërfaqes së tij. Gjatë ekzistencës së Tokës, masa e saj është rritur ndjeshëm për shkak të gravitetit: çdo vit 30-40 milion ton lëndë meteori, kryesisht në formën e pluhurit, vendosen në Tokë, gjë që tejkalon ndjeshëm shpërndarjen e përbërësve të dritës së Atmosfera e sipërme e Tokës në hapësirë.

Pa energjinë potenciale të gravitetit, e cila vazhdimisht shndërrohet në energji kinetike, qarkullimi i materies dhe energjisë në Tokë do të ishte i pamundur.

Graviteti luan një rol shumë të rëndësishëm për jetën në Tokë. Është vetëm falë saj që Toka ka një atmosferë. Për shkak të forcës së gravitetit që vepron në ajër, ekziston presioni atmosferik.

Të gjithë organizmat e gjallë me sistem nervor kanë receptorë që përcaktojnë madhësinë dhe drejtimin e gravitetit dhe shërbejnë për orientimin në hapësirë. Në organizmat kurrizorë, përfshirë njerëzit, madhësia dhe drejtimi i gravitetit përcaktohet nga aparati vestibular.

Prania e gravitetit çoi në shfaqjen në të gjithë organizmat tokësorë shumëqelizorë të skeleteve të forta të nevojshme për ta kapërcyer atë. Në organizmat e gjallë ujorë, graviteti balancohet nga forca hidrostatike.

Roli i gravitetit në proceset jetësore të organizmave studiohet nga biologjia gravitacionale.

Aplikimi në teknologji

Matjet e sakta të gravitetit dhe gradientit të tij (gravimetria) përdoren në studimin e strukturës së brendshme të Tokës dhe në eksplorimin me gravitet të mineraleve të ndryshme.

Stabiliteti i një trupi në një fushë graviteti

Për një trup në një fushë graviteti që mbështetet në një pikë (për shembull, kur varni një trup në një pikë ose vendosni një top në një aeroplan), për ekuilibër të qëndrueshëm është e nevojshme që qendra e gravitetit të trupit të zërë pozicionin më të ulët në krahasim në të gjitha pozicionet e mundshme fqinje.

Për një trup në një fushë graviteti që mbështetet në disa pika (për shembull, një tryezë) ose në një platformë të tërë (për shembull, një kuti në një plan horizontal), për një ekuilibër të qëndrueshëm është e nevojshme që vija vertikale e tërhequr përmes qendrës. graviteti kalon brenda zonës së mbështetjes së trupit. Zona mbështetëse trupi është një kontur që lidh pikat e mbështetjes ose brenda platformës në të cilën mbështetet trupi.

Metodat për matjen e gravitetit

Graviteti matet duke përdorur metoda dinamike dhe statike. Metodat dinamike përdorin vëzhgimin e lëvizjes së një trupi nën ndikimin e gravitetit dhe matin kohën e kalimit të trupit nga një pozicion i paracaktuar në tjetrin. Ato përdorin: lëkundjet e lavjerrësit, rënien e lirë të një trupi, lëkundjet e një vargu me ngarkesë. Metodat statike përdorin vëzhgimin e ndryshimeve në pozicionin e ekuilibrit të një trupi nën ndikimin e gravitetit dhe një force që e balancon atë dhe matin zhvendosjen lineare ose këndore të trupit.

Matjet e gravitetit janë ose absolute ose relative. Matjet absolute përcaktojnë vlerën totale të gravitetit në një pikë të caktuar. Matjet relative përcaktojnë ndryshimin midis forcës së gravitetit në një pikë të caktuar dhe një vlere tjetër të njohur më parë. Instrumentet e krijuara për matjet relative të gravitetit quhen gravimetra.

Metodat dinamike për përcaktimin e gravitetit mund të jenë relative dhe absolute, metoda statike - vetëm relative.

Graviteti në planetë të tjerë

Shihni gjithashtu

Shënime

1. Sivukhin D.V. Kursi i fizikës së përgjithshme. - M.: Fizmatlit, 2005. - T. I. Mekanika. - F. 372. - 560 f. - ISBN 5-9221-0225-7.
2. Targ S. M. Graviteti// Enciklopedi fizike / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciklopedia e Madhe Ruse, 1994. - T. 4. - F. 496. - 704 f. - 40,000 kopje.
3. - ISBN 5-85270-087-8.
4. , Me. 49. Ndryshimi maksimal i gravitetit për shkak të gravitetit të Hënës është afërsisht 0 , 25 ⋅ 10 − 5 (\style ekrani 0(,)25\cdot 10^(-5)) m/s 2 , Diell 0 , 1 ⋅ 10 − 5 (\style display 0(,)1\cdot 10^(-5))

m/s 2

Fjala "forcë" në rusisht është polisemantike dhe shpesh përdoret (në vetvete ose në kombinime, në shkencë dhe situata të përditshme) në kuptime të ndryshme nga përkufizimi fizik i termit.

Informacione të përgjithshme

Karakteristikat e Forcave

Përveç ndarjes sipas llojit të ndërveprimeve themelore, ekzistojnë edhe klasifikime të tjera të forcave, duke përfshirë: të jashtme-të brendshme (d.m.th., që veprojnë në pikat materiale (trupat) të një sistemi mekanik të caktuar nga pikat materiale (trupat) që nuk i përkasin ky sistem dhe forcat e bashkëveprimit ndërmjet pikave materiale (trupave) të një sistemi të caktuar), potencial ose jo (nëse fusha e forcave që studiohen është potenciale), elastike-shpërndarëse, e përqendruar-shpërndarë (zbatuar në një ose shumë pika) , konstante ose e ndryshueshme në kohë.

Një sistem forcash është një grup forcash që veprojnë në trupin në fjalë ose në pikat e një sistemi mekanik. Dy sisteme forcash quhen ekuivalente nëse veprimi i tyre individual në të njëjtin trup të ngurtë ose pikë materiale është i njëjtë, ndërsa gjërat e tjera janë të barabarta.

Një sistem i balancuar forcash (ose një sistem forcash ekuivalent me zero) është një sistem forcash, veprimi i të cilave në një trup të ngurtë ose pikë materiale nuk çon në një ndryshim në gjendjen e tyre kinematike.

Dimensioni i forcës

Aspekti historik i konceptit të forcës

Në botën e lashtë

Njerëzimi fillimisht filloi të perceptonte konceptin e forcës përmes përvojës së drejtpërdrejtë të lëvizjes së objekteve të rënda. "Forca", "fuqia", "puna" ishin sinonime (si në gjuhën moderne jashtë shkencës natyrore). Transferimi i ndjenjave personale te objektet e natyrës çoi në antropomorfizëm: të gjitha objektet që mund të ndikojnë tek të tjerët (lumenj, gurë, pemë) duhet të jenë të gjalla, qeniet e gjalla duhet të përmbajnë të njëjtën forcë që një person ndjente në vetvete.

Në antikitet

Kur shkencëtarët grekë filluan të mendonin për natyrën e lëvizjes, koncepti i forcës u ngrit si pjesë e mësimit të Heraklitit mbi statikën si një ekuilibër i të kundërtave. Empedokli dhe Anaksagora u përpoqën të shpjegonin shkakun e lëvizjes dhe arritën në koncepte afër konceptit të forcës. Për Anaksagorën, "mendja" e lëviz materien jashtë saj. Tek Empedokli, lëvizja shkaktohet nga lufta e dy parimeve, "dashurisë" (filia) dhe "armiqësisë" (fobisë), të cilat Platoni i konsideroi si tërheqje dhe zmbrapsje. Për më tepër, ndërveprimi, sipas Platonit, u shpjegua në termat e katër elementëve (zjarri, uji, toka dhe ajri): gjërat e afërta tërhiqen, toka me tokën, uji me ujin, zjarri me zjarrin. Në shkencën e lashtë greke, çdo element kishte gjithashtu vendin e vet në natyrë, të cilin ai u përpoq të zinte. Kështu, forca e gravitetit, për shembull, shpjegohej në dy mënyra: tërheqja e gjërave të ngjashme dhe dëshira e elementeve për të zënë vendin e tyre. Ndryshe nga Platoni, Aristoteli zinte vazhdimisht pozicionin e dytë, i cili shtyu konceptin e forcës së përgjithshme të gravitetit, që do të shpjegonte lëvizjen e trupave tokësorë dhe qiellorë, deri në kohën e Njutonit.

Për të treguar konceptin e forcës, Platoni përdori termin "dynamis" ("mundësia" e lëvizjes). Termi u përdor në një kuptim të zgjeruar, afër konceptit modern të fuqisë: reaksionet kimike, nxehtësia dhe drita ishin të gjitha gjithashtu dinamika.

Aristoteli konsideroi dy forca të ndryshme: të natyrshme në vetë trupin ("natyrën", fizikën) dhe forcën me të cilën një trup tërheq ose shtyn një tjetër (trupat duhet të jenë në kontakt). Ishte ky koncept i forcës që formoi bazën e mekanikës Aristoteliane, megjithëse dualizmi pengoi përcaktimin sasior të forcës së ndërveprimit midis dy trupave (pasi pesha ishte një forcë natyrore që nuk shoqërohej me ndërveprim, dhe për këtë arsye nuk mund të përdorej si standard) . Në rastin e lëvizjes natyrore (rënia e një trupi të rëndë ose ngritja e një trupi të lehtë), Aristoteli propozoi një formulë për shpejtësinë në formën e raportit të densitetit të trupit në lëvizje A dhe mediumit përmes të cilit ndodh lëvizja. , B: v=A/B (problemi i dukshëm për rastin e densiteteve të barabarta është vërejtur tashmë në shekullin VI).

Ai studioi forcat në procesin e ndërtimit të mekanizmave të thjeshtë në shekullin III. para Krishtit e. Arkimedi. Arkimedi i konsideroi forcat në mënyrë statike dhe thjesht gjeometrike, dhe për këtë arsye kontributi i tij në zhvillimin e konceptit të forcës është i parëndësishëm.

Stoikët kontribuan në zhvillimin e konceptit të forcës. Sipas mësimeve të tyre, forcat lidhën pazgjidhshmërisht dy trupa përmes "simpatisë" me rreze të gjatë ose (në Posidonius) përmes tensionit universal që përshkon të gjithë hapësirën. Stoikët arritën në këto përfundime duke vëzhguar baticat, ku ndërveprimi i Hënës, Diellit dhe ujit në oqean ishte i vështirë për t'u shpjeguar nga pozicioni i veprimit aristotelian me rreze të shkurtër (Vetë Aristoteli besonte se Dielli, duke perënduar në oqean, shkakton erëra që çojnë në baticë).

Në mekanikën paraklasike

Bacon i quajti forcat me rreze të gjatë specie(zakonisht ky term specifik i Bacon-it nuk përkthehet) dhe shpërndarjen e tyre në mjedis e konsideron si një zinxhir ndërveprimesh të ngushta. Forca të tilla, sipas Bacon, kishin një karakter krejtësisht fizik, ekuivalenti më i afërt në fizikën moderne është një valë.

Ockham ishte i pari që braktisi përshkrimin aristotelian të ndërveprimit si kontakt i drejtpërdrejtë dhe deklaroi aftësinë e lëvizësit për të ndikuar në sendet e lëvizshme në një distancë, duke përmendur magnetet si një shembull.

Formula Aristoteliane v=A/B gjithashtu iu nënshtrua rishikimit. Tashmë në shekullin VI, Gjon Filoponi e konsideronte si anën e djathtë diferencën A-B, e cila përveç situatës problematike me dendësi identike, bëri të mundur edhe përshkrimin e lëvizjes në vakum. Në shekullin e 14-të, Bradwardin propozoi formulën v=log(A/B) .

e Keplerit

Në mekanikën klasike

e Njutonit

Moderniteti

Fundi i shekullit të 20-të u karakterizua nga debati nëse koncepti i forcës është i nevojshëm në shkencë dhe nëse forcat ekzistojnë në parim - apo është thjesht një term i futur për lehtësi.

Bigelow et al argumentoi në 1988 se forcat në thelb përcaktojnë marrëdhëniet shkak-pasojë dhe për këtë arsye nuk mund të hidhen poshtë. M. Jammer kundërshtoi këtë që në Modelin Standard dhe teoritë e tjera fizike, forca interpretohet vetëm si një shkëmbim i momentit këndor, prandaj koncepti i forcës zbret në një "ndërveprim" më të thjeshtë midis grimcave. Ky ndërveprim përshkruhet në termat e shkëmbimit të grimcave shtesë (fotone, gluonë, bozone dhe ndoshta gravitone). Jammer jep shpjegimin e mëposhtëm të thjeshtuar: dy patinatorë rrëshqasin mbi akull krah për krah, të dy duke mbajtur një top. Një shkëmbim i shpejtë dhe i njëkohshëm i topave do të rezultojë në një ndërveprim të neveritshëm.

Mekanika e Njutonit

Njutoni filloi të përshkruante lëvizjen e objekteve duke përdorur konceptet e inercisë dhe forcës. Pasi e bëri këtë, ai në të njëjtën kohë vendosi se të gjitha lëvizjet mekanike u binden ligjeve të përgjithshme të ruajtjes. Në Njuton ai botoi veprën e tij të famshme "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore", në të cilën ai përvijoi tre ligjet themelore të mekanikës klasike (ligjet e Njutonit).

Ligji i parë i Njutonit

Ligji i dytë i Njutonit

Ligji i dytë i Njutonit është:

(\displaystyle m(\vec (a))=(\vec (F)).) m (\displaystyle m) Ku - masa e një pike materiale, a → (\displaystyle (\vec (a))) dhe forca e tërheqjes gravitacionale drejt Tokës- nxitimi i tij,