Силы в механике

Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций.

Название силы	Природа взаимодействия	Формула для расчета силы	Зависимость силы от расстояния или относительной скорости	Зависит ли сила от массы взаимодействующих тел	Как направлена сила
Сила тяготения	гравитационная		Является функцией расстояния между взаимодействующими телами	Прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел	Вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие тела
Сила упругости	электромагнитная		Является функцией расстояния (зависит от деформации)	Не зависит	Противоположно направлению перемещения частиц при деформации
Сила трения а)сухого б)жидкого	электромагнитная		Является функцией скорости относительного движения	Не зависит	Противоположно направлению вектора скорости

Гравита́ция (всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние)— универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами.

Си́ла упру́гости — сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации.

Тре́ние — процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительном движении (смещении) либо при движении твёрдого тела в газообразной или жидкой среде.

Работа и мощность силы. Диссипативные силы

Работой А, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла a между векторами силы F и перемещения s. Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительной (0° ≤ α < 90°), так и отрицательной (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы. Если проекция F_s силы F на направление перемещения s не остается постоянной, работу следует вычислять для малых перемещений Δs_i и суммировать результаты: Это сумма в пределе (∆s_i →0) переходит в интеграл. Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком.

Примером силы, модуль которой зависит от координаты, может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука. Для того, чтобы растянуть пружину, к ней нужно приложить внешнюю силу F модуль которой пропорционален удлинению пружины. Работа упругой силы:

Работа результирующей нескольких сил = алгебраической сумме работ, совершаемых каждой из сил в отдельности. А=Fs_F. s – вектор перемещения из точки 1 в точку 2, а s_F – его проекция на направление силы. Работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. P=dA/dT

P=Fv. Мощность равна скалярному произведению из вектора силы на вектор скорости, с которой движется точка приложения силы. Работа измеряется в Дж. Мощность в Вт.

Диссипати́вные си́лы — силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает (то есть диссипирует), переходя в другие, немеханические формы энергии, например, в теплоту. Диссипативные силы – это силы трения и сопротивления.

Теорема о кинетической энергии тела (основная теорема механики)

Теорема о кинетической энергии - правило для нахождения равнодействующей внешних сил: Работа равнодействующей внешних сил, приложенных к телу, равна изменению его полной механической энергии. Изменение кинетической энергии тела равно изменению его потенциальной энергии, взятой со знаком минус, и работе внешних сил. Теорема о кинетической энергии: A = E_k2 – E_k1.

Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия тела

В физике консервати́вные си́лы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил). Отсюда следует следующее определение: консервативные силы — такие силы, работа по любой замкнутой траектории которых равна 0. Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости. Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды

Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил. E_p = mgh.