Сила и её измерение

Что делает сила

Сила меняет скорость тела или его форму. Часто и то, и другое сразу.

Удар ракетки разворачивает мяч и одновременно сминает его на мгновение. Ветер гнёт ветку и уносит листья.

У силы есть и величина, и направление. Толкнуть тележку вперёд и назад значит приложить разные силы, хотя число будет одним.

Обозначают силу буквой F, измеряют в ньютонах. Единицу назвали в честь Исаака Ньютона, который связал силу с изменением движения.

Сила тяжести

Все тела притягиваются к Земле. Силу этого притяжения называют силой тяжести, и направлена она к центру планеты.

Считают её просто: массу умножают на число g, которое для Земли принимают равным десяти ньютонам на килограмм.

Значит, на школьный рюкзак массой пять килограммов Земля действует силой около пятидесяти ньютонов.

Вес тела

Вес это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Он приложен не к телу, а к столу, полу, верёвке.

Когда тело покоится, вес численно равен силе тяжести. Из-за этого их часто путают, хотя приложены они к разным телам.

Стоит опоре начать движение с ускорением, и равенство рушится. В разгоняющемся вверх лифте вес растёт, в падающем становится нулевым.

Состояние, когда вес равен нулю, называют невесомостью. Космонавты на станции не потеряли массу, у них просто нет опоры, на которую можно давить.

Сила упругости

Положи книгу на стол. Сила тяжести тянет её вниз, а стол не даёт упасть.

Стол под книгой чуть прогибается, как очень жёсткая пружина. Возникающую при этом силу называют силой упругости, и направлена она против деформации.

Чем сильнее растянута пружина, тем больше её упругость. Растяжение вдвое даёт вдвое большую силу, пока пружина не испорчена.

Это правило открыл Роберт Гук. Работает оно лишь до определённого предела: перетянутая пружина остаётся кривой навсегда.

Динамометр

На законе упругости построен прибор для измерения силы. В нём пружина со шкалой, размеченной в ньютонах.

Чем больше сила, тем длиннее пружина и тем дальше уходит стрелка. Разметку делают заранее по известным грузам.

Динамометром измеряют вес, силу тяги и силу трения. Пружину при этом нельзя тянуть сильнее предела, указанного на приборе.

Сложение сил

На тело обычно действует несколько сил сразу. Их заменяют одной, которая даёт тот же результат, и называют равнодействующей.

Если силы направлены в одну сторону, их складывают. Если в разные, из большей вычитают меньшую, а направление берут у большей.

Когда силы равны и противоположны, равнодействующая равна нулю. Тело при этом покоится или движется равномерно.

Почему тело сопротивляется разгону, объясняет урок «Инерция и масса». Про силу, которая мешает движению, читай урок «Трение».