Сила. Единицы силы

В окружающем нас мире физические тела постоянно взаимодействуют друг с другом. В результате взаимодействия тел изменяются их скорости. Скорость тела после взаимодействия может увеличиваться, уменьшаться, менять свое направление.

Вы уже знаете, что изменение скорости тела обратно пропорционально его массе. Чем меньше масса тела, тем сильнее меняется его скорость после взаимодействия.

Но часто не указывают, какое тело и как именно подействовало на другое. Просто говорят, что на тело действует сила или к нему приложена сила. На данном уроке мы разберем это новое для нас определение.

Примеры взаимодействий тел, при которых изменяется их скорость

В результате чего может меняться скорость тела?

Рассмотрим примеры взаимодействия тел и посмотрим, что изменяется в конкретных случаях.

1. Толкая, например, коляску, мы приводим ее в движение;

2. Если мы положим на стол металлические предметы и на некотором расстоянии от них магнит, то гвозди придут в движение. Под действием магнита они изменят свою скорость. В итоге все они будут собраны около магнита;

3. Ударяя ракеткой по мячу, мы изменим направление его движения;

4. Если мы надавим на пружину с шариком рукой, то мы сожмем ее (рисунок 1). Движение переходит в конец пружины и передается остальным ее частям. При сжатии действующим телом будет рука (рисунок 1, а). Когда пружина начинает распрямляться (рисунок 1, б), она сама является действующим телом — приводит в движение шарик.

Все эти примеры напоминают нам тот факт, что скорость тела меняется при его взаимодействии с другими телами.

{"questions":[{"content":"При взаимодействии тел друг с другом может изменяться[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["только численное значение скорости","только направление скорости","и численное значение, и направление скорости"],"answer":[2]}}}]}

Деформация тел

Но взаимодействие может приводить и к другим изменениям:

• Если мы надавим на мягкий ластик (рисунок 2), он сожмется, изменит свою форму — деформируется.

Деформация — это любое изменение формы и размера тела.

Другой пример деформации: 
если сесть на доску, которая держится на опорах, то она прогнется (рисунок 3). В середине доска сдвинется на большее расстояние вниз, чем по краям.

{"questions":[{"content":"Если одно тело изменяет свою форму или размер (или и то, и другое) при взаимодействии с другим телом, то говорят, что оно[[choice-3]]","widgets":{"choice-3":{"type":"choice","options":["деформировалось","кристаллизовалось","перешло из одного агрегатного состояния в другое","Разрушилось"],"answer":[0]}}}]}

Определение силы

Изменения всех этих величин говорят нам о том, что на тело действует некая сила:

1. Скорость
2. Направление движения
3. Форма тела
4. Размеры тела

В прошлых примерах скорость движения тел изменялась по-разному, но она же может стать и одинаковой после воздействия силы? Да, но тогда и силы, приложенные к этим телам, должны быть различны. 

Так, чтобы спортсмену поднять маленькую гантелю, достаточно меньшей силы, чем, если бы он решил поднять большую гантелю. Значит, сила может иметь различные значения.

Что такое сила?

Сила  — это физическая векторная величина, являющаяся мерой взаимодействия тел и приводящая к изменению скорости движения тел или изменению их частей.

Сила имеет: 

• числовое значение, ее модуль обозначается буквой $F$ без стрелочки;
• направление, обозначается буквой $\vec{F}$ со стрелочкой.

{"questions":[{"content":"Числовое значение и модуль <b>силы</b> обозначается буквой [[input-3]]","widgets":{"input-3":{"type":"input","inline":1,"answer":"F"}}}]}

{"questions":[{"content":"Действие некоторой силы на тело может привести к изменению его[[choice-7]]","widgets":{"choice-7":{"type":"choice","options":["скорости","формы и размера (деформации)","молекулярного состава","агрегатного состояния"],"answer":[0,1]}}}]}

Единица измерения силы

В СИ сила измеряется в ньютонах ($Н$). Эта единица измерения названа в честь знаменитого физика Исаака Ньютона (рисунок 4).

Сила является причиной изменения скорости тела. Так, мы можем описать физический смысл ее единицы измерения.

Единица силы ($1 \space Н$) — это такая сила, которая за $1 \space с$ изменяет скорость тела массой $1 \space кг$ на $1 \frac{м}{с}$:
$1 \space Н = 1 \space кг \cdot \frac{м}{с}$.

{"questions":[{"content":"Сила измеряется в[[choice-17]]","widgets":{"choice-17":{"type":"choice","options":["ньютонах","метрах в секунду","килограммах","паскалях"],"answer":[0]}}}]}

Изображение силы

Как изображают силу на чертеже? Взгляните на рисунок 5.

Сила всегда приложена к какой-то определенной точке тела — это важно указывать. В нашем случае сила приложена к точке А. Далее от этой точки изображают отрезок со стрелкой на конце. Длина отрезка условно обозначает в определенном масштабе модуль силы.

Так мы можем сказать, что

Результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения.

{"questions":[{"content":"Сила изображается отрезком со стрелкой на конце, начало которого называется[[choice-21]]","widgets":{"choice-21":{"type":"choice","options":["точкой приложения силы","направлением силы","модулем силы"],"answer":[0]}}}]}

Правильное изображение показано на рисунке 6. Если одна клетка соответствует $1 \space Н$, то нужный нам отрезок, изображающий силу, будет длиной в 2 клетки. Про направление в условии упражнения ничего не сказано, поэтому любое выбранное вами направление будет верным.