поняття сили
Слово «сила» не було придумано заново і не було взято з мертвої мови, як це сталося з більшістю наукових термінів таких як, наприклад, електрон, ентропія, інтерференція і т. П. Воно увійшло в науку з живої мови і тому, далеко не відразу і аж ніяк не без зусиль, очистилося від відтінків, властивих його повсякденному вживання.
У механіці Ньютона під силами розуміється дії тіл один на одного, в результаті чого взаємодіючі тіла можуть повідомляти один одному прискорення.
Тому, якщо мова йде про силу, то ми завжди можемо вказати як тіло, на яке діє сила, так і тіло, з боку якого ця сила діє. При цьому природа сили несуттєва. Користуючись уявленнями про силах, ми можемо сформулювати основні положення механіки Ньютона:
всяке прискорення тіла викликається будь-якої силою;
всяка сила обумовлена дією на дане тіло будь-яких інших тіл;
всі сили носять характер взаємодій.
Поняття сили тільки тоді стане фізичною величиною, коли ми визначимо спосіб її виміру. Для цього ми повинні, по-перше, вибрати еталон сили і, по-друге, встановити метод порівняння сил з цим еталоном.
Більшість відомих способів вимірювання сил засноване на їх властивості викликати пружну деформацію твердих тіл. Для цього найпростіше використовувати пружинні ваги, які називаються динамометрами. При цьому ми опираємося на нашому повсякденному досвіді і в значній мірі на інтуїції. Приходячи в магазин, ми знаємо, що, поклавши на ваги, наприклад, шматок сиру, ми побачимо, що стрілка вагів відхилиться на деякий кут. Якщо ми додамо ще один, такий самий шматок, то ми побачимо, що стрілка відхилиться на кут, в два рази більший. Отже, два однакових тіла призводять до збільшення впливу на ваги рівно в два рази. Тому еталоном сили можна вважати ту силу, з якою певна пружина, при фіксованому розтягуванні, діє на прикріплене до одного з кінців тіло і, що ця сила спрямована вздовж осі пружини.
1.4. Сила - вектор
Після завдання способу вимірювання ми отримуємо можливість експериментально вивчати властивості фізичної величини. Історично до формування поняття сили механіка прийшла, вирішуючи конкретні інженерні задачі врівноваження тел як елементів споруд (будівель, мостів і т. Д.). Виникли завдання знаходження способів заміни декількох сил, що діють на тіло, однією результуючої силою. Досліди показали, що можна сформулювати наступне твердження: сила є векторною величиною. Позначимо її символом
На малюнку сила зображується у вигляді орієнтованого відрізка в обраному масштабі. Важливою характеристикою є точка прикладання сили - початок вектора. Якщо тіло можна вважати матеріальною точкою, то точка докладання всіх сил - це сама МТ (точка О на рис. 1.1). Іншою важливою характеристикою є лінія дії сили - це лінія, уздовж якої діє сила. Вони зображені на малюнку пунктиром. На рис. 1.1, а результуюча всіх сил дорівнює нулю, а на рис. 1.1, б вона дорівнює
Мал. 1.1. Сила як векторна величина