Категории и виды сил в природе: Виды и категории сил в природе

Содержание

Природа сил. Классификация взаимодействий — Студопедия

Природу сил различают в зависимости от природы взаимодействий, мерой которых являются рассматриваемые силы. Так, сила тяготения есть количественная мера гравитационного взаимодействия тела, а сила сухого трения скольжения — количественная мера взаимодействия при скольжении твердого тела по поверхности другого.

Опыт показывает, что взаимодействия по своей природе могут быть разнообразными: гравитационное, электрическое, магнитное взаимодействия, взаимодействия при контакте, и др. Но не все виды взаимодействия простые, не сводимые к другим, более простым видам.

Наиболее простые взаимодействия, к которым сводятся все остальные и которые сами к более простым сводиться не могут, принято называть фундаментальными.

Силы, описывающие фундаментальные взаимодействия, и законы, которым они подчиняются, называются фундаментальными.

В настоящее время известно четыре вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное (ядерное) и слабое взаимодействия. Результаты исследований в области ядерной физики заставляют предположить еще два, ранее неизвестных взаимодействия (но данное предположение находится пока на уровне гипотезы).

В таблице 1 приведены все типы известных ныне и предполагаемых фундаментальных взаимодействий и некоторые их характеристики.

Гравитационные взаимодействия, установленные Ньютоном для небесных тел силы притяжения, иначе называемые гравитационными силами, действуют между двумя любыми материальными частицами в соответствии с законом:


,

где кг – гравитационная постоянная,

и — массы частиц и r — расстояние между ними.

Закон тяготения Ньютона, написанный для тел малого размера (малого по сравнению с расстояниями между ними), справедлив также и для взаимодействия малого тела с большим шаром. В этом случае нужно под расстоянием понимать расстояние между центрами масс тел.

Пропорциональность сил тяготения массам делает их огромными для небесных тел и пренебрежимо малыми для элементарных частиц. Во взаимодействии друг с другом атомов, молекул или других частичек вещества силы тяготения не играют практически никакой роли. Так, сила притяжения между Землей и Луной равна Н, между Землей и молекулой кислорода примерно равна Н, между двумя молекулами кислорода, находящимися на расстоянии

м, она приблизительно равна Н, т.е. при переходе к малым частицам, несмотря на значительные уменьшения расстояний, гравитационные силы уменьшаются примерно в раз.

03-б. Виды сил вокруг нас

      § 03-б. Виды сил вокруг нас

В окружающем нас мире бесчисленное множество тел, которые взаимодействуют друг с другом. Но, несмотря на это многообразие сил, несколько их видов принято выделять особо.

Рис. 3.5. Кирпич, упавший на пружину, вызвал изменение ее формы и размеров. В результате в пружине возникла сила упругости.

Силой упругости называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров. Это происходит, если тело сжимают, растягивают, изгибают или скручивают. Например, сила упругости возникла в пружине в результате её сжатия и действует на кирпич.

Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела. В нашем примере упавший кирпич сжал пружину, то есть подействовал на неё с силой, направленной вниз. В результате в пружине возникла сила упругости, направленная в противоположную сторону, то есть вверх. Мы можем это утверждать, наблюдая отскок кирпича.

Рис. 3.6. Сила тяжести – это сила тяготения тела к планете. Сила тяжести всегда направлена к центру планеты.

Силой тяготения называют силу, с которой все тела в мире притягиваются друг к другу (см. § 2-а). Разновидностью силы тяготения является сила тяжести – сила, с которой тело, находящееся вблизи какой-либо планеты, притягивается к ней. Например, на ракету, стоящую на Марсе, тоже действует сила тяжести.

Сила тяжести всегда направлена к центру планеты. На рисунке показано, что Земля притягивает мальчика и мяч с силами, направленными вниз, то есть к центру планеты. Как видите, направление «вниз» различно для различных мест на планете. Это будет справедливо и для других планет и космических тел. Более подробно силу тяжести мы изучим в § 3-г.

Силой трения называют силу, препятствующую проскальзыванию одного тела по поверхности другого. Рассмотрим рисунок. Резкое торможение автомобиля всегда сопровождается «визгом тормозов». Этот звук возникает из-за проскальзывания шин по асфальту. При этом шины сильно стираются, так как между колёсами и дорогой действует сила трения, препятствующая проскальзыванию.

Рис. 3.7. На колесо, проскальзывающее по дороге, действует сила трения. Она направлена в сторону, противоположную направлению скольжения.

Сила трения всегда направлена противоположно направлению (возможного) проскальзывания рассматриваемого тела по поверхности другого. Например, при резком торможении автомобиля его колёса проскальзывают вперёд, значит, действующая на них сила трения о дорогу направлена в противоположную сторону, то есть назад.

Сила трения возникает не только при скольжении одного тела по поверхности другого. Существует также сила трения покоя. Например, отталкиваясь ботинком от дороги, мы не наблюдаем его проскальзывания. При этом возникает сила трения покоя, благодаря которой мы движемся вперёд. В отсутствие этой силы мы бы не смогли сделать и шага, как, например, на льду.

Рис. 3.8. На тела, погруженные в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, обычно направленная вверх.

Силой Архимеда (или выталкивающей силой) называют силу, с которой жидкость или газ действуют на погруженное в них тело – выталкивают его. На рисунке показано, что вода действует на пузырьки выдыхаемого рыбой воздуха – выталкивает их на поверхность. Вода также действует на рыбу и камни – она уменьшает их вес (силу, с которой камни давят на дно).

Архимедова сила обычно направлена вверх, противоположно силе тяжести.

Более подробно она будет изучена в § 3-е.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

Силы в природе и технике