§ 25. Сила

векторная физическая величина, являющаяся количественной мерой механического действия одного тела на другое.

• 1. Символ и векторное обозначение — обозначается латинской буквой $\vec{F}$ (от лат. fortis — «сильный», «мощный») и на чертежах изображается направленным отрезком прямой со стрелкой (вектором).
• 2. Факторы результата действия — результат действия силы на тело определяется тремя независимыми характеристиками: числовым значением (модулем), пространственным направлением действия и точкой приложения.
• 3. Физические проявления — внешнее силовое воздействие вызывает либо изменение величины или направления скорости движения тела (сообщает телу ускорение), либо деформацию тела (изменение его геометрической формы и размеров).

скалярная физическая величина, характеризующая численное значение силы без учета её пространственного направления.

• 1. Обозначение на схемах — обозначается стандартной буквой $F$ без векторной стрелки; на чертежах модуль пропорционален длине направленного отрезка в выбранном графическом масштабе.
• 2. Связь с изменением движения — чем больше модуль действующей на тело силы, тем быстрее изменяется его скорость за единицу времени и тем большее ускорение приобретает тело.
• 3. Динамическая мера — при фиксированной силе произведение массы любого тела на полученное им ускорение остается строго постоянным.

точка материального тела, на которую непосредственно оказывается механическое воздействие со стороны другого тела.

• 1. Графическое отображение — изображается начальной точкой отрезка вектора силы.
• 2. Влияние на механическое состояние — смещение точки приложения при неизменных модуле и направлении силы качественно меняет характер движения (например, сила, приложенная к центру тяжести тележки, вызывает прямолинейное поступательное движение, а сила, приложенная к ее краю, вызывает вращение и разворот).

фундаментальная единица измерения силы в Международной системе единиц (СИ).

• 1. Эталонное определение — за $1\text{ Н}$ принимают силу, которая за время $1\text{ с}$ изменяет скорость тела массой $1\text{ кг}$ на $1\text{ м}/\text{с}$ в направлении действия силы (сообщает телу массой $1\text{ кг}$ ускорение $1\text{ м}/\text{с}^2$):

$$1\text{ Н} = 1\frac{\text{кг} \cdot \text{м}}{\text{с}^2}$$

• 2. Именное название — единица названа в честь великого английского физика и математика Исаака Ньютона, открывшего фундаментальные законы классической механики.
• 3. Кратные и дольные единицы:
• миллиньютон: $1\text{ мН} = 0{,}001\text{ Н} = 10^{-3}\text{ Н}$;
• килоньютон: $1\text{ кН} = 1000\text{ Н} = 10^3\text{ Н}$;
• меганьютон: $1\text{ МН} = 1\,000\,000\text{ Н} = 10^6\text{ Н}$.

любое изменение формы и (или) геометрических размеров тела под действием внешних сил.

• 1. Причина возникновения — возникает тогда, когда различные части и слои одного тела под внешним силовым воздействием смещаются на неодинаковые расстояния.
• 2. Основные проявления в быту и технике — сжатие и растяжение пружин динамометров, прогиб деревянной доски или балки под весом стоящего человека, изгиб рессор автомобиля, деформация резинового ластика при нажатии.

Примеры изменения скорости тела:

• Разгон вагонетки или тележки: рабочий толкает покоящуюся вагонетку в шахте или покупатель толкает нагруженную тележку в супермаркете — скорость вагонетки увеличивается от нуля до некоторого значения под действием руки человека.
• Притяжение магнитом: железная пластинка, закрепленная на плавающей в воде легкой пробке, начинает ускоренно приближаться к поднесенному магниту — скорость движения пластинки изменяется под действием магнитного поля.
• Движение от распрямляющейся пружины: если сжать спиральную пружину, прикрепить к ней металлический шарик и отпустить, распрямляющаяся пружина толкает шарик, сообщая ему начальную скорость.
• Отбивание мяча: при ударе ногой или ракеткой летящий футбольный или теннисный мяч резко изменяет не только числовое значение (модуль) скорости, но и направление своего полета.

В результате чего произошло изменение:

Во всех приведенных случаях изменение скорости тела (как по числовому значению, так и по направлению) произошло исключительно в результате действия на него другого тела (руки человека, магнита, упругой пружины, ноги спортсмена).

Сила — это физическая векторная величина, которая характеризует действие одного тела на другое (является количественной и качественной мерой механического взаимодействия тел).

Сила комплексно характеризует:

• Интенсивность взаимодействия: чем больше действующая сила, тем сильнее изменяется скорость тела за определенное время (тем большее ускорение оно приобретает) либо тем значительнее деформируется тело (сильнее сжимается или растягивается).
• Направление взаимодействия: куда направлена приложенная сила, в ту сторону тело изменяет свою скорость или ускоряется.
• Точку приложения: характер движения тела (поступательное перемещение или вращение вокруг оси) непосредственно зависит от того, к какой именно точке тела приложено внешнее усилие.

Что значит измерить силу:

Измерить силу — это значит сравнить ее численное значение с величиной силы, принятой за эталон (единицу силы).

Что принято за единицу силы:

В Международной системе единиц (СИ) основной единицей силы является ньютон ($\text{Н}$), названный в честь великого английского ученого Исаака Ньютона.

• Физический смысл ньютона: за единицу силы $1\text{ Н}$ принимают силу, которая за время $1\text{ с}$ изменяет скорость тела массой $1\text{ кг}$ на $1\text{ м}/\text{с}$ в направлении своего действия:

$$1\text{ Н} = 1\frac{\text{кг} \cdot \text{м}}{\text{с}^2}$$

• Кратные и дольные единицы силы:
• миллиньютон: $1\text{ мН} = 0{,}001\text{ Н} = 10^{-3}\text{ Н}$;
• килоньютон: $1\text{ кН} = 1000\text{ Н} = 10^3\text{ Н}$;
• меганьютон: $1\text{ МН} = 1\,000\,000\text{ Н} = 10^6\text{ Н}$.