Формула момента силы в физике
Определение и формула момента силы
На рис.1 точка О и вектор силы ( )и радиус – вектор находятся в плоскости рисунка. В таком случае вектор момента силы () перпендикулярен плоскости рисунка и имеет направление от нас. Вектор момента силы является аксиальным. Направление вектора момента силы выбирается таким образом, что вращение вокруг точки О в направлении силы и вектор создают правовинтовую систему. Направление момента сил и углового ускорения совпадают.
Величина вектора равна:
где – угол между направлениями радиус – вектора и вектора силы, – плечо силы относительно точки О.
Момент силы относительно оси
Моментом силы по отношению к оси является физическая величина, равная проекции вектора момента силы относительно точки избранной оси на данную ось. При этом выбор точки значения не имеет.
Главный момент сил
Главным моментом совокупности сил относительно точки О называется вектор (момент силы), который равен сумме моментов всех сил, действующих в системе по отношению к той же точке:
При этом точку О называют центром приведения системы сил.
Если имеются два главных моменты ( и )для одной системы сил для разных двух центров приведение сил (О и О’), то они связаны выражением:
где — радиус-вектор, который проведен из точки О к точке О’, – главный вектор системы сил.
В общем случае результат действия на твердое тело произвольной системы сил такое же, как действие на тело главного момента системы сил и главного вектора системы сил, который приложен в центре приведения (точка О).
Основной закон динамики вращательного движения
где – момент импульса тела находящегос
Формула силы тяжести — справочник для студентов и школьников
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сила тяжести, действующая на тело, расположенную на поверхности Земли, равна массе тела, умноженной на константу
Здесь F — сила тяжести, m — масса, g — ускорение силы тяжести.
Единицей измерения силы является Н (Ньютон).
Для тела, которое находится на определенной высоте над Землей, силу тяжести можно найти по формуле:
Здесь G – сила тяжести постоянная, m — масса тела, M — масса Земли , r — высота тела над Землей, R — радиус Земли
Из-за того, что Земля имеет сплюснутую форму, т. Е. Ее радиус не везде одинаковый, ускорение силы тяжести изменяется в зависимости от географической широты, от 9,832 на экваторе до 9,78 у полюсов. 9.8 — его среднее значение.
Сила тяжести действует на тело, имеющее опору или подвеску. Если тело их не имеет, то есть оно находится в состоянии свободного падения, тогда они говорят, что тело находится в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.
Примеры решения проблем на тему «Гравитация»
ПРИМЕР 1
ЗадачаНайти силу тяжести тел весом 1 кг и 10 кг, расположенных на поверхности Земли.
Решение.Подставим массы в формулу
ОтветСилы тяжести — 9,8 и 98 ньютонов.
ПРИМЕР 2
ЗадачаТело массы m расположено на высоте r над Землей. Сколько раз сила притяжения изменяется, когда она поднимается до высоты
РешениеНа высоте сила тяжести была:
На высоте сила тяжестистала:
Найти соотношение сил:
Ответ.Сила тяжести изменится раз.
Формула силы трения
– сила трения, – коэффициент трения, – сила реакции опоры.
Единица измерения силы – Н (ньютон).
Существование силы трения объясняется взаимодействием неровностей на поверхностях тел. Она существует всегда, так как абсолютно гладких тел не бывает.
Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения, а сила реакции опоры – перпендикулярно поверхности, в сторону, противоположную силе тяжести. зависит от взаимодействующих материалов и гладкости трущихся поверхностей, но не зависит от площади соприкосновения трущихся тел. Это безразмерная величина.
Различают силу трения покоя и силу трения движения. Сила трения покоя – минимальная сила, которую нужно приложить для того, чтобы тело начало движение. Сила трения движения – сила, препятствующая движению, если движущая сила станет меньше её, то тело остановится. Если движущая сила равна силе трения, то тело будет двигаться прямолинейно и равномерно.
Примеры решения задач по теме «Сила трения»
| Понравился сайт? Расскажи друзьям! | |||
Формула силы тяжести
Здесь – сила тяжести, – масса, — ускорение свободного падения.
Единица измерения силы – Н (ньютон).
Для тела, находящегося на определённой высоте над Землёй сила тяжести может быть найдена по формуле:
Здесь – гравитационная постоянная, – масса тела, – масса Земли ( кг), – высота тела над Землёй, – радиус Земли ( м).
Из-за того, что Земля имеет сплюснутую форму, то есть её радиус не везде одинаков, ускорение свободного падения меняется в зависимости от географической широты, от на экваторе до на полюсах. – его среднее значение.
Сила тяжести действует на тело, имеющее опору или подвес. Если тело их не имеет, то есть находится в состоянии свободного падения, то говорят, что тело находится в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.
Примеры решения задач по теме «Сила тяжести»
| Понравился сайт? Расскажи друзьям! | |||
Формула силы упругости — онлайн справочник для студентов
Упругая сила равна жесткости тела, умноженной на величину деформации.
Здесь F — сила упругости, k — жесткость тела, — деформация тела.
Единицей измерения силы является Н (Ньютон).
Эта формула описывает простейший случай деформации и называется законом Гука. Сила эластичности возникает при попытке деформировать (сжимать, скручивать, растягивать и т. Д.) Тело и стремиться вернуть тело в исходное состояние. Деформация, после которой тело не изменилась, называется упругой. Жесткость тела зависит от материала, из которого состоит тело, от его формы и размера. На практике закон Гука используется для расчетов с малыми деформациями, с увеличением силы, вызывающей деформацию, она перестает действовать.
Примеры решения проблем на тему «Сила упругости»
ПРИМЕР 1
Под действием внешней силы жесткость пружины уменьшалась на 1 см. Найдите силу упругости.
Напомним 1 см = 0,01 м. Найдите силу согласно закону Гука:
Упругая сила составляет 300 ньютонов.
ПРИМЕР 2
Под действием силы тяжести фиксированное тело сжато на . Сколько бы тело выжимало, если оно весило в 3 раза меньше?
Тело неподвижно, поэтому его вес равен действующей на него силе тяжести. Пусть k — жесткость тела. Затем:
Средства
Пусть
сжимает тело после уменьшения его веса в 3 раза. Мы получаем:
При уменьшении веса в 3 раза сила сжатия уменьшилась в 3 раза.
Формула равнодействующей силы
Сила выступает в качестве количественной меры взаимодействия тел. Это важная физическая величина, так как в инерциальной системе отсчета любое изменение скорости тела может происходить только при взаимодействии с другими телами. Иначе говоря, при действии на тело силы.
Взаимодействия тел могут иметь разную природу, например, существуют электрические, магнитные, гравитационные и другие взаимодействия. Но при исследовании механического движения тела природа сил, вызывающих у тела ускорение значения не имеет. Проблемой происхождения взаимодействия механика не занимается. Для любого взаимодействия численной мерой становится сила. Силы разной природы измеряют в одних единицах (в Международной системе единиц в ньютонах), при этом используют одни и те же эталоны. В виду такой универсальности механика занимается исследованием и описанием движения тел, которые испытывают воздействия сил любой природы.
Результатом действия силы на тело является ускорение тела (изменение скорости его движения) или (и) его деформация.
Сложение сил
Сила — это векторная величина. Кроме модуля она имеет направление и точку приложения. Независимо от природы все силы складываются как векторы.
Пусть, металлический шарик удерживается упругой пружиной и его притягивает магнит(рис.1). Тогда на него действуют две силы: сила упругости со стороны пружины (${\overline{F}}_u$) и магнитная сила (${\overline{F}}_m$) со стороны магнита. Считаем, что их величины известны. При совместном действии данных, сил шарик будет находиться в состоянии покоя, если на него воздействовать третьей силой ($\overline{F}$), которая удовлетворяет равенству:
\[\overline{F}=-\left({\overline{F}}_u+{\overline{F}}_m\right)\left(1\right).\]
Этот опыт дает возможность сделать вывод о том, что несколько сил, действующих на одно тело можно заменить одной равнодействующей, при этом не важна природа сил. Равнодействующая получается как результат векторного суммирования сил, действующих на тело.
Определение и формула равнодействующей силы
И так, векторная сумма всех сил, оказывающих действие на тело в один и тот же момент времени, называют равнодействующей силой ($\overline{F}$):
\[\overline{F}={\overline{F}}_1+{\overline{F}}_2+\dots +{\overline{F}}_N=\sum\limits^N_{i=1}{{\overline{F}}_i}\ \left(2\right).\]
Выражение (2) можно считать формулой равнодействующей силы.
Иногда равнодействующую силу обозначают $\overline{R}$, чтобы выделить, но это не обязательно.
Суммирование сил можно проводить графически. При этом используют правила многоугольника, параллелограмм и треугольника. Если при таком сложении сил многоугольник получился замкнутым, то равнодействующая равна нулю. При равенстве нулю равнодействующей систему называют ура