2.8. Обобщающая таблица «Силы в механике». Алгоритм решения задач по динамике.

При решении задач по динамике важно понимать какие силы действую на тело при его движении либо в тех случаях когда тело покоится. Обобщим все  то, о чем говорили выше. Рассмотрим все силы, которые рассматриваются в механике.

Название Точка приложения и направление Формула Графическое изображение
Гравитационная Центр тяжести тела. По прямой, соединяющей тела, в сторону притягивающего тела $F=G\frac{m_1m_2}{r^2}$
Сила тяжести Центр тяжести тела. Вертикально вниз $F=mg$
Сила упругости Приложена к телу со стороны упруго деформированной пружины.
Направлена к телу в случае сжатой пружины и от тела в случае растянутой пружины.
$F_y=kx$
Сила натяжения нити Сила упругости, действующая на тело со стороны со стороны нерастяжимой нити.
Направлена вдоль нити (от тела)
Определяется из второго закона Ньютона
Сила реакции опоры Сила упругости, действующая на тело со стороны опоры (если
деформация опоры незначительна).
Направлена перпендикулярно (нормально) опоре.
Определяется из второго
закона Ньютона
Вес тела Приложена к
опоре со стороны тела.
Направлен противоположно силе нормальной реакции или натяжения нити.
$\overrightarrow{P}=m\left ( \overrightarrow{g}-\overrightarrow{a} \right )$
Сила трения покоя Приложена к телу со стороны этой
поверхности при скорости тела равной
нулю.
Направлена вдоль поверхности
$F_{\tau \rho } =F_x$
Сила трения скольжения Приложена к телу со стороны негладкой
поверхности при их относительном движении.
Направлена противоположно скорости
движения тела относительно негладкой
поверхности.
$F_{\tau \rho } =\mu N$
Сила Архимеда Центр тяжести погруженной части тела. В неподвижной жидкости направлена противоположно силе тяжести $F_A=\rho gV$

При решении задач, в тех случаях, когда тело можно заменить материальной точкой, точки приложения сил переносят в центр тяжести, а само тело изображают схематично кругом или прямоугольником. Прежде чем обозначить все силы, нужно определить с какими телами взаимодействует исследуемое тело и характер взаимодействия: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. После этого определить виды сил и обозначить направление. Количество сил должно совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие. Помимо перечисленных выше в задачах могут встречаться силы, описанные в условии. Чаще всего к ним относятся силы, которые вызывают движение (например, сила тяги) или наоборот тормозящие его (например, силы сопротивления воздуха или воды).

При решении задач по динамике целесообразно пользоваться следующим алгоритмом:

  1. Выбрать инерциальную систему отсчета. Совет — связывайте систему отсчета с телом, которое неподвижно или движется равномерно относительно Земли.
  2. Найти все силы, действующие на тело, и изобразить их, а также и ускорение на чертеже. Совет — если направление ускорения не известно, то его направление можно указать предположительно.
  3. Записать второй закон Ньютона в векторной форме и перейти к скалярной записи, заменив все векторы их проекциями на оси.
  4. Исходя из физической природы сил, выразить силы через физические величины, от которых они зависят, и подставить их в закон Ньютона.
  5. Если в задаче требуется определить положение или скорость тела, то написать нужные уравнения кинематики.
  6. Решить систему уравнений относительно искомых величин.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *