База знаний для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, проверенная Российской академией наук

Сила ЕГЭ/ОГЭ

Си́ла — физическая векторная величина, отражающая воздействие на данное тело со стороны других тел или полей. Приложение силы приводит к изменению скорости тела либо к возникновению деформаций и механических напряжений. Деформация может проявляться как в самом теле, так и в элементах, удерживающих его, например в пружинах.

Для обозначения силы обычно используют символ F, заимствованный от лат. fortis (лат. «сильный»).

Одним из ключевых физических законов, в которых фигурирует сила, является второй закон Ньютона. В инерциальных системах отсчёта направление ускорения материальной точки совпадает с направлением равнодействующей всех приложенных сил, а по модулю ускорение прямо пропорционально модулю этой равнодействующей и обратно пропорционально массе точки.

Термин «сила» в русском языке имеет множество значений и часто используется (самостоятельно или в сочетаниях) в научном и бытовом употреблении в смыслах, отличных от физического.

Общие сведения

Общая информация

Сила является векторной величиной и характеризуется модулем, направлением и точкой приложения. Также вводят понятие линии действия силы — прямой, проходящей через точку приложения и совпадающей с направлением вектора силы.

Зависимость силы от расстояния между объектами может иметь различный характер, однако при больших расстояниях её значение, как правило, стремится к нулю. Поэтому при значительном удалении тела от других можно с хорошей точностью считать, что на него не действуют внешние силы[1]. Исключения встречаются, например, в задачах космологии, связанных с тёмной энергией[2].

Под системой сил понимают совокупность сил, действующих на рассматриваемое тело или на точки механической системы. Две системы сил называют эквивалентными, если при прочих равных условиях они оказывают одинаковое действие на одно и то же твердое тело или материальную точку[3].

Уравновешенной системой сил (или эквивалентной нулю) называется такая система, при действии которой на твердое тело или материальную точку их кинематическое состояние не меняется[3].

Размерность силы

Размерность силы в Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ), лежащей в основе Международной системы единиц (СИ), а также в системе величин LMT, принятой для СГС, равна LMT−2. Единица измерения в СИ — ньютон (обозначение: Н или N), в системе СГС — дина (обозначения: дин или dyn).

Пример Сила (Н)
Сила притяжения между Солнцем и Землёй [4]
Сила притяжения между Землёй и Луной [4]
Сила тяги двигателей первой и второй ступеней ракеты-носителя «Союз» [5]
Сила тяги тепловоза 2ТЭ70 [6]
Сила притяжения между электроном и протоном в атоме водорода [4]
Сила звукового давления в ухе человека у порога слышимости [4]

Равнодействующая системы сил

Когда на свободное тело действует несколько сил, каждая из них сообщает ему то ускорение, которое возникло бы при её единственном воздействии. Это положение, основанное на опыте, называется принципом независимости действия сил (принцип суперпозиции). Поэтому для расчёта ускорения все приложенные силы заменяют одной — равнодействующей, представляющей собой векторную сумму этих сил. В случае, если равнодействующая равна нулю, ускорение тела также будет равно нулю.

Измерение сил

Для определения силы применяют два метода: статический и динамический[7].

  • Статический метод основан на уравновешивании измеряемой силы другой известной силы. Например, уравновешивающей может быть упругая сила, возникающая при деформации градуированной пружины под действием исследуемой силы. На этом принципе построены приборы, называемые динамометрами.
  • Динамический метод опирается на уравнение второго закона Ньютона , позволяющее определить силу , если известны масса тела и ускорение его поступательного движения относительно инерциальной системы отсчёта.

Примечания

Литература

Дополнительно по теме