Сила. Принцип суперпозиции сил.

В обычной жизни происходит постоянное воздействие одних тел на другие. Эти воздействия необходимо учитывать в любых исследованиях. Однако, для того, чтобы корректно учесть эти вещи необходимо иметь какую-то величину характеризующую подобные воздействия. Подобной характеристикой является сила. Итак, сила – некоторая физическая величина, вводимая для описания взаимодействия между телами. Сила – количественная мера механического действия на рассматриваемое тело со стороны других тел.

Рассмотрим следующий пример. Вагон в некотором железнодорожном составе движется по рельсам. Необходимо определить силы, действующие на вагон.

Для ответа на этот вопрос, прежде всего, нужно понять с какими телами взаимодействует исследуемое тело – вагон. Вагон находится на рельсах, взаимодействие с ними протекает через силу упругости покрытия рельсы. Вагон давит на рельсы, а рельсы, согласно третьему закону Ньютона взаимодействуют с вагоном с силой равной по модулю и противоположной по направлению. Кроме того, вагон связан жестким креплением с предыдущим и следующим вагонами. Следовательно, в разные стороны на вагон действуют некоторые силы натяжения креплений между вагонами. Также, вагон взаимодействует с Землей через силу притяжения. На самом деле, между любыми телами существуют гравитационные силы притяжения, на этом основан закон всемирного притяжения. Этот закон заключается в том, что любые два тела притягиваются друг к другу с силой пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Следовательно, вагон каким-то образом взаимодействует со всеми телами, однако, сила его взаимодействия со всеми телами, кроме Земли, пренебрежительно мала. Итак, на вагон подобными размышлениями мы пришли к выводу, что на вагон действуют: сила упругости, сила тяжести и сила натяжения креплений между вагонами.

Говоря о силе, необходимо помнить, что сила – это векторная величина. Важную роль играет направление силы. Именно, поэтому зачастую удобно рассматривать задачи в декартовых осях: проще определить влияние силы в каждом направлении.

Используя принцип суперпозиций, можно найти равнодействующую всех сил. Если на точку действуют несколько сил, то их действие можно заменить действием одной силы, являющейся их суммой. При нахождении равнодействующей силу нужно уметь пользоваться законами сложения векторных величин (правило треугольника, правило параллелограмма).

Напомним, что правилом треугольника называется следующий способ: для того, чтобы найти сумму двух произвольных векторов «a» и «b» надо от конца вектора «а» отложить вектор «b». Суммой векторов «а» и «b» будет вектор, начинающийся в начале вектора «а» и заканчивающийся в конце вектора «и.»