Преговор на въведението в сили и диаграми на силите

Преговор на ключови концепции и умения за силите, включително как се чертаят диаграми на силите.

Основни понятия

Термин	Значение
Сила	Бутане или дърпане на тяло, обикновено носи символа $F$ ‍. Има международни мерни единици Нютони ( $N$ ‍) или $\frac{kg m}{s^{2}}$ ‍.
Контактна сила	Сила, която изисква контакт между телата. Примери са сила на опън, нормална сила и триене.
Сила, действаща на голямо разстояние	Сила, на която не ѝ е нужен контакт между телата. Един пример е силата на гравитацията (тегло).
Диаграма на силите	Диаграма, която показва силите, действащи върху едно тяло. Тялото се представя с точка, а силите се чертаят като стрелки, сочещи навън от точката.

Други сили, действащи на голямо разстояние са:

Магнитна сила: Силата, действаща между магнити и върху заряди, минаващи през магнитните полета. Понякога се нарича лоренцова сила.

Електростатична сила: Силата между електрически заредени частици. Понякога се нарича сила на Кулон.

Видове сили

Сила (символ)	Вид сила	Описание
Тегло ( $F_{g}$ ‍ или $W$ ‍)	На дълго разстояние	Сила от гравитацията, действаща на тяло с маса. Понякога наричана сила на гравитацията. Винаги дърпа към Земята (надолу).
Сила на опън ( $F_{T}$ ‍ или $T$ ‍)	Контактна сила	Сила от нещо, което дърпа едно тяло. Може да е причинена от нишка, въже, верига, корда, кабел или жица. Дърпа тялото по посока на въжето.
Нормална сила ( $F_{N}$ ‍ или $N$ ‍)	Контактна сила	Сила между две тела, когато се докоснат. Тласка перпендикулярно на повърхността на тялото.
Триене ( $F_{f}$ ‍ или $f$ ‍)	Контактна сила	Сила, съпротивляваща се на плъзгането между две повърхности. Действа успоредно на контактната повърхност и в посока, противоположна на плъзгането.

Как да направим диаграма на силите

Започваме като идентифицираме контактните сили. Да видим до какво се докосва тялото, като го очертаем (виж Фигура 1 по-долу). Поставяме точка там, където нещо докосва очертанията; където има точка, трябва да има поне една контактна сила. Чертаем вектори на силите в точките на контакт, за да представим как те бутат или дърпат тялото (включително правилната посока).
Фигура 1. Идентификация на контактна сила за парче сирене в покой, разположено на рампа.
След като сме идентифицирали контактните сили, поставяме точка, за да представим тялото, което ни интересува (виж Фигура 2 по-долу). Искаме да намерим само сили, действащи върху тялото, а не сили, които тялото прилага върху други тела.
Чертаем координатна система и отбелязваме положителните посоки. Ако тялото е на наклон, подравняваме осите с наклона.
Чертаем контактните сили върху точката със стрелка, която сочи навън от точката. Уверяваме се, че дължините на стрелките са относитело пропорционални една на друга. Надписваме всички сили.
Чертаем и надписваме сили, действащи на голямо разстояние. Това обикновено ще е тегло, освен ако нямаме електричен заряд или магнетизъм.
Чертаем и надписваме вектора на ускорение встрани от точката - - да не докосва точката. Ако няма ускорение, пишем $a = 0$ ‍.

\begin{aligned}  \end{aligned}

Ето един пример за диаграма на силите, действащи на парче сирене в състояние на покой, разположено върху кухненски плот (виж Фигура 2 по-долу). Гравитацията дърпа надолу масата на сиренето с тегло (

W

) и плотът бута нагоре върху сиренето с нормална сила (

N

). Тъй като няма въжета и сиренето "не се опитва" да се пързаля, няма сили на опън или триене.

Чести грешки и погрешни разбирания

Понякога хората чертаят силите, с които тялото действа върху други неща. Искаме да начертаем само силите, които бутат или дърпат нашето тяло. Фокусираме се само върху това, което се случва с интересуващото ни тяло.
Понякога хората забравят посоките на различните видове сили. Теглото е винаги надолу, триенето е винаги успоредно на контактната повърхност, нормалната сила е винаги перпендикулярна на контактната повърхност, а силата на опън само дърпа.

Научи повече

За да провериш разбирането си и да усъвършенстваш тези концепции, виж упражнението за диаграми на силата.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.