Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций и напряжений [1] [2]. Сила как векторная величина характеризуется модулем , направлением и точкой приложения силы. Также используется понятие линия действия силы , обозначающее проходящую через точку приложения силы прямую, вдоль которой направлена сила. Второй закон Ньютона гласит, что в инерциальных системах отсчёта ускорение материальной точки по направлению совпадает с равнодействующей всех сил, приложенных к телу, а по модулю прямо пропорционально модулю силы и обратно пропорционально массе материальной точки. Или, что эквивалентно, скорость изменения импульса материальной точки равна приложенной силе. При приложении силы к телу конечных размеров в нём возникают механические напряжения , сопровождающиеся деформациями [3] [4] [5] [6]. С точки зрения Стандартной модели физики элементарных частиц , фундаментальные взаимодействия слабое , электромагнитное , сильное осуществляются посредством обмена так называемыми калибровочными бозонами [3]. При этом гравитационное взаимодействие Стандартной моделью не объясняется и не описывается, хотя имеются теоретические предположения например, в теории струн или М-теории , что с ним может быть связан свой бозон, называемый гравитоном , однако экспериментально существование гравитона пока не подтверждено. Размерность силы в Международной системе величин англ. Единицей измерения в СИ является ньютон русское обозначение: Понятие силы использовали ещё ученые античности в своих работах о статике и движении. Представления Аристотеля о силе, связанные с фундаментальными несоответствиями, просуществовали в течение нескольких столетий. Исаак Ньютон , используя для описания силы математические методы. Механика Ньютона оставалась общепринятой на протяжении почти трехсот лет [5]. Альберт Эйнштейн в теории относительности показал, что ньютоновская механика верна лишь при сравнительно небольших скоростях движения и массах тел в системе, уточнив тем самым основные положения кинематики и динамики и описав некоторые новые свойства пространства-времени. Исаак Ньютон задался целью описать движение объектов, используя понятия инерции и силы. Сделав это, он попутно установил, что всякое механическое движение подчиняется общим законам сохранения. Первый закон Ньютона утверждает, что существуют системы отсчета , в которых тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действий на них со стороны других тел или при взаимной компенсации этих воздействий [9]. Такие системы отсчета называются инерциальными. Первый закон Ньютона противоречит аристотелевской физике, одним из положений которой является утверждение о том, что тело может двигаться с постоянной скоростью лишь под действием силы. Тот факт, что в механике Ньютона в инерциальных системах отсчёта покой физически неотличим от равномерного прямолинейного движения, является обоснованием принципа относительности Галилея. Говорить о движении можно лишь относительно какой-либо системы отсчета. Законы механики выполняются одинаково во всех инерциальных системах отсчета, другими словами все они механически эквивалентны. Последнее следует из так называемых преобразований Галилея [10]. Например, законы механики абсолютно одинаково выполняются в кузове грузовика, когда тот едет по прямому участку дороги с постоянной скоростью и когда стоит на месте. Человек может подбросить мячик вертикально вверх и поймать его через некоторое время на том же самом месте вне зависимости от того движется ли грузовик равномерно и прямолинейно или покоится. Для него мячик летит по прямой. Однако для стороннего наблюдателя, находящегося на земле, траектория движения мячика имеет вид параболы. Это связано с тем, что мячик относительно земли движется во время полета не только вертикально, но и горизонтально по инерции в сторону движения грузовика. Для человека, находящегося в кузове грузовика не имеет значения движется ли последний по дороге, или окружающий мир перемещается с постоянной скоростью в противоположном направлении, а грузовик стоит на месте. Таким образом, состояние покоя и равномерного прямолинейного движения физически неотличимы друг от друга. Второй закон Ньютона в современной формулировке звучит так: Второй закон Ньютона гласит, что действие несбалансированных сил приводит к изменению импульса материальной точки [9]. В классической механике при скоростях движения много меньше скорости света масса материальной точки считается неизменной, что позволяет выносить её при этих условиях за знак дифференциала:. Учитывая определение ускорения точки, второй закон Ньютона принимает вид:. Впервые данную форму закона можно встретить в трудах К. Поскольку в любой инерциальной системе отсчёта ускорение тела одинаково и не меняется при переходе от одной системы к другой, то и сила инвариантна по отношению к такому переходу. Во всех явлениях природы сила , независимо от своего происхождения, проявляется только в механическом смысле , то есть как причина нарушения равномерного и прямолинейного движения тела в инерциальной системе координат. На этом основано измерение величины силы, когда она компенсируется силой, величина которой известна. Второй закон Ньютона позволяет измерять величину силы. Например, знание массы планеты и её центростремительного ускорения при движении по орбите позволяет вычислить величину силы гравитационного притяжения , действующую на эту планету со стороны Солнца. Для любых двух тел назовем их тело 1 и тело 2 третий закон Ньютона утверждает, что сила действия тела 1 на тело 2 сопровождается появлением равной по модулю, но противоположной по направлению силы, действующей на тело 1 со стороны тела 2. Это означает, что в замкнутой системе не существует несбалансированных внутренних сил. Это приводит к тому, что центр масс замкнутой системы то есть той, на которую не действуют внешние силы не может двигаться с ускорением. Отдельные части системы могут ускоряться, но лишь таким образом, что система в целом остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Однако в том случае, если внешние силы подействуют на систему, то её центр масс начнет двигаться с ускорением, пропорциональным внешней результирующей силе и обратно пропорциональным массе системы. Кроме того, так как силы взаимодействия всегда направлены вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие точки, то равен нулю и суммарный момент этих сил относительно любой точки:. Все силы в природе основаны на четырёх типах фундаментальных взаимодействий. Максимальная скорость распространения всех видов взаимодействия равна скорости света в вакууме. Сильное и слабое проявляются только на очень малых расстояниях , они ответственны за возникновение взаимодействия между субатомными частицами , включая нуклоны , из которых состоят атомные ядра. Понятие силы не может быть применено по отношению к явлениям субатомного мира. Это понятие из арсенала классической физики, ассоциирующейся пусть даже только подсознательно с ньютоновскими представлениями о силах, действующих на расстоянии. В субатомной физике таких сил уже нет: Поэтому физики высоких энергий избегают употреблять слово сила , заменяя его словом взаимодействие. Каждый вид взаимодействия обусловлен обменом соответствующих переносчиков взаимодействия: В настоящее время электромагнитное и слабое взаимодействия объединены в более фундаментальное электрослабое взаимодействие. Делаются попытки объединения всех четырёх фундаментальных взаимодействие в одно так называемая теория великого объединения. Всё многообразие проявляющих себя в природе сил в принципе может быть сведено к этим четырём фундаментальным взаимодействиям. Сила, возникающая при деформации пружины , описываемая законом Гука , также является результатом действия электромагнитных сил между частицами и принципа запрета Паули, заставляющих атомы кристаллической решетки вещества удерживаться около положения равновесия. Однако на практике оказывается не только нецелесообразной, но и просто невозможной по условиям задачи подобная детализация рассмотрения вопроса о действии сил. Ньютон получил величину ускорения, с которым Луна движется вокруг Земли , положив при расчете, что сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от тяготеющего тела. Кроме этого, им же было установлено, что ускорение, обусловленное притяжением одного тела другим, пропорционально произведению масс этих тел [14]. На основании этих двух выводов был сформулирован закон тяготения: Используя данный закон, можно получить формулы для расчета силы тяготения тел произвольной формы. Теория тяготения Ньютона хорошо описывает движение планет Солнечной системы и многих других небесных тел. Однако, в её основе лежит концепция дальнодействия , противоречащая теории относительности. Поэтому классическая теория тяготения неприменима для описания движения тел, перемещающихся со скоростью , близкой к скорости света, гравитационных полей чрезвычайно массивных объектов например, черных дыр , а также переменных полей тяготения, создаваемых движущимися телами, на больших расстояниях от них [16]. Более общей теорией гравитации является общая теория относительности Альберта Эйнштейна. В ней гравитация не характеризуется инвариантной силой, не зависящей от системы отсчёта. Вместо этого свободное движение тел в гравитационном поле, воспринимаемое наблюдателем как движение по искривленным траекториям в трехмерном пространстве-времени с переменной скоростью, рассматривается как движение по инерции по геодезической линии в искривлённом четырёхмерном пространстве-времени, в котором время в разных точках течет по-разному. Искривление пространства зависит от массы тел, а также от всех видов энергии , присутствующих в системе [3]. Развитие физики после Ньютона добавило к трём основным длина , масса , время величинам электрический заряд с размерностью C. Однако, исходя из требований практики, в качестве основной единицы измерения стали использовать не единицу заряда, а единицу силы электрического тока. Поскольку заряд, как таковой, не существует независимо от несущего его тела, то электрическое взаимодействие тел проявляется в виде той же рассматриваемой в механике силы, служащей причиной ускорения. В форме, соответствующей системе СИ, он имеет вид:. Сила направлена вдоль линии, соединяющей точечные заряды. Графически электростатическое поле принято изображать в виде картины силовых линий, представляющих собой воображаемые траектории, по которым бы перемещалась лишённая массы заряженная частица. Эти линии начинаются на одном и заканчиваются на другом заряде. Графически магнитное поле принято изображать в виде замкнутых силовых линий, густота которых так же, как и в случае электростатического поля определяет его интенсивность. Исторически наглядным способом визуализации магнитного поля были железные опилки , насыпаемые, например, на лист бумаги, положенный на магнит. Эрстед установил, что текущий по проводнику ток вызывает отклонение магнитной стрелки. Фарадей пришёл к выводу, что вокруг проводника с током создаётся магнитное поле. Ампер высказал гипотезу, признаваемую в физике, как модель процесса возникновения магнитного поля, заключающуюся в существовании в материалах микроскопических замкнутых токов, обеспечивающих совместно эффект естественного или наведённого магнетизма. Количественно задача была решена Ампером, измерявшим силу взаимодействия двух параллельных проводников с текущими по ним токами. Один из проводников создавал вокруг себя магнитное поле, второй реагировал на это поле сближением или удалением с поддающейся измерению силой, зная которую и величину силы тока можно было определить модуль вектора магнитной индукции. Силовое взаимодействие между электрическими зарядами , не находящимися в движении относительно друг друга, описывается законом Кулона. Однако заряды, находящиеся в движении относительно друг друга создают магнитные поля , посредством которых созданные движением зарядов токи в общем случае приходят в состояние силового взаимодействия. Принципиальным отличием силы, возникающей при относительном движении зарядов от случая их стационарного размещения, является различие в геометрии этих сил. Для случая электростатики сил взаимодействия двух зарядов направлена по линии, их соединяющей. Поэтому геометрия задачи двумерна и рассмотрение ведётся в плоскости, проходящей через эту линию. В случае токов сила, характеризующая магнитное поле, создаваемое током, расположена в плоскости, перпендикулярной току. Поэтому картина явления становится трёхмерной. Магнитное поле, создаваемое бесконечно малым по длине элементом первого тока, взаимодействуя с таким же элементом второго тока, в общем случае создаёт силу, действующую на него. При этом для обоих токов эта картина полностью симметрична в том смысле, что нумерация токов произвольна. В атомном ядре сильное взаимодействие удерживает вместе положительно заряженные испытывающие электростатическое отталкивание протоны, происходит это посредством обмена пи-мезонами между нуклонами протонами и нейтронами. Пи-мезоны живут очень мало, времени жизни им хватает лишь на то, чтобы обеспечить ядерные силы в радиусе ядра, потому ядерные силы называют короткодействующими. Квантами сильного поля являются глюоны. Глюоны связывают кварки в т. При отдалении кварков друг от друга энергия глюонных связей возрастает, а не уменьшается как при ядерном взаимодействии. Затратив много энергии столкнув адроны в ускорителе можно разорвать кварк-глюонную связь, но при этом происходит выброс струи новых адронов. Впрочем, свободные кварки могут существовать в космосе: Симметрично относительно комбинации пространственной инверсии и зарядового сопряжения. В слабом взаимодействии участвуют все фундаментальные фермионы лептоны и кварки. Это единственное взаимодействие, в котором участвуют нейтрино не считая гравитации , пренебрежимо малой в лабораторных условиях , чем объясняется колоссальная проникающая способность этих частиц. Является макроскопической реакцией межмолекулярного электромагнитного взаимодействия материала тела. Направлена против внешней силы. Зависит от шероховатости и электромагнитной природы материалов контактирующих поверхностей. Вектор силы трения направлен противоположно вектору относительной скорости. Относится к диссипативным силам. Сила сопротивления имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Вектор силы сопротивления направлен противоположно вектору скорости. Имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия. Сила натяжения направлена по касательной к поверхности раздела фаз; возникает вследствие нескомпенсированного притяжения молекул, находящихся на границе раздела фаз, молекулами, находящимися не на границе раздела фаз. Ван-дер-Ваальсовы силы быстро убывают с увеличением расстояния. По традиции большинства учебников физики на английском языке вес тела тождественен гравитационной силе, а силу воздействия тела на опору или подвес называют кажущимся весом [ источник не указан дней ]. Сила натяжения струны троса, верёвки, каната - сила, действующая на физическое тело со стороны струны, направленная по направлению струны от точки закрепления струны к физическому телу, и по величине равная натяжению струны. Введение сил инерции производится для того, чтобы придать уравнениям движения тел в неинерциальных системах отсчёта ту же форму, какую имеет уравнение второго закона Ньютона в инерциальных системах. В частности, в системе отсчёта , связанной с равноускоренно движущимся телом, сила инерции направлена противоположно ускорению. Из полной силы инерции, представляющей собой сумму переносной и кориолисовой , могут быть для удобства выделены центробежная сила и сила Кориолиса. Силы инерции принципиально отличаются от всех остальных сил тем, что никакому реальному взаимодействию тел они не соответствуют. Применение термина "сила инерции" в элементарной физике не рекомендуется, так как по умолчанию все уравнения движения в элементарной физике описывают движение относительно инерциальных систем отчета и понятие сила всегда связано с воздействием какого-то внешнего объекта и не может существовать само по себе. Указание на диаграмме сил, действующих на тело, силы инерции оценивается в курсах элементарной физики как ошибка. При расчёте ускорения тела все действующие на него силы заменяют одной силой, называемой равнодействующей. Это геометрическая сумма всех сил, действующих на тело. При этом действие каждой силы не зависит от действия других, то есть каждая сила сообщает телу такое ускорение, какое она сообщила бы в отсутствие действия других сил. Это утверждение носит название принципа независимости действия сил принцип суперпозиции. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его. Большая российская энциклопедия, Lectures on Physics, Vol 1. An introduction to mechanics. Силы инерции и невесомость. Dreams of a Final Theory. The Works of Archimedes Проверено 14 октября Архивировано 23 августа года. The Principia Mathematical Principles of Natural Philosophy. Основы специальной теории относительности. The Physics Classroom Проверено 4 января Проверено 2 января The Universal Law of Gravitation. Astronomy The Solar System. Физические величины по алфавиту Сила Векторные величины. Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN Википедия: Статьи, требующие конкретизации Википедия: Статьи с незавершёнными разделами Википедия: Нет источников с января Википедия: Статьи без источников объекты менее указанного лимита: Статьи с утверждениями без источников более 14 дней Википедия: Нет источников с июня Статьи со ссылками на Викисловарь. Навигация Персональные инструменты Вы не представились системе Обсуждение Вклад Создать учётную запись Войти. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править вики-текст История. В других проектах Викисклад Викицитатник. Эта страница последний раз была отредактирована 1 июня в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Свяжитесь с нами Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Разработчики Соглашение о cookie Мобильная версия. Ньютоновская механика Лагранжева механика Гамильтонова механика Формализм Гамильтона — Якоби. Прикладная механика Небесная механика Механика сплошных сред Геометрическая оптика Статистическая механика.
Сколько калорий в кочане капусты
Приколы с таблицей умножения
Административное право краткий курс лекций