Содержание
Первый из трех законов движения сэра Исаака Ньютона, которые составляют основу классической механики, гласит, что объект в состоянии покоя или в состоянии равномерного движения будет оставаться таким в течение неопределенного времени в отсутствие внешней силы. Другими словами, сила - это то, что вызывает изменение скорости или ускорения. Величина ускорения, создаваемого на объекте данной силой, определяется массой объекта.
Сила и Скорость Направлены
Когда физики говорят о скорости объекта, они говорят не только о скорости объекта, но и о направлении его движения. Точно так же сила имеет как направленную, так и количественную составляющую: сила, прямо противоположная скорости объекта, воздействует на объект иначе, чем сила, действующая под прямым углом к его движению. В математических терминах сила, скорость и ускорение, то есть скорость изменения скорости, создаваемой силой, являются «векторными» величинами, то есть термином, который подразумевает их направленную составляющую.
Силы, действующие на самолет
Самый простой способ понять, как сила изменяет скорость объекта, - это представить, что сила действует в том же направлении, что и скорость. Например, реактивные двигатели на самолете создают силу, которая действует в направлении движения самолетов, давая ему положительное ускорение и заставляя его двигаться быстрее. С другой стороны, воздушное трение прямо противодействует движению самолетов и замедляет его; если двигатели перестанут работать, самолет упадет с неба. Но когда сила двигателя и направленная вверх сила давления воздуха на аэродинамически спроектированные крылья уравновешивают силу трения и другие замедляющие силы, включая силу тяжести, самолет летит с постоянной скоростью к месту назначения.
Сила Гравитации
Гравитационное притяжение, которое Солнце оказывает на Землю, является примером силы с важным направленным компонентом. Поскольку гравитационная сила действует под прямым углом к движению Земли, она не меняет скорость, с которой движется планета, а постоянно меняет направление. В результате Земля движется по почти круговой орбите. Скорость Земли может быть относительно постоянной, но ее скорость всегда меняется в результате силы гравитации, которая всегда притягивает ее к Солнцу. Та же сила гравитации удерживает спутники на орбите вокруг Земли.
Диаграммы свободного тела
Математическая зависимость между силой (F), действующей на объект, и его ускорением (a) равна F = m • a, где «m» - масса объекта. Единицей силы в метрической системе является ньютон, названный в честь Исаака Ньютона, английского физика, который сформулировал отношения. В реальном мире на тело обычно действуют несколько сил, каждая из которых имеет направленную составляющую. Эти силы могут быть механическими, гравитационными, электрическими или магнитными по природе. Чтобы предсказать движение объекта, часто полезно нарисовать диаграмму свободного тела, которая представляет собой графическое представление этих сил, которое отображает величину и направление каждой из них.