Биомеханика спорта
Контрольная работа - Туризм
Другие контрольные работы по предмету Туризм
. Это можно сделать так. Выберем какую-нибудь пружину и подвесим к ней какую-либо определенную гирю. Гиря начнет опускаться, растягивая пружину, пока та не растянется до определенной длины, после чего растяжение пружины прекратится и гиря остановится: сила тяжести гири окажется уравновешенной силой упругости пружины.
Если бы мы подвесили ту же гирю к другой пружине, то растяжение было бы другим. Но сила, действующая со стороны новой пружины на гирю, будет равна силе, с которой действовала первая пружина, так как в обоих случаях силы упругости пружины уравновешивают силу тяжести той же гири (рис. 3.3.). Таким образом, пользуясь какой-либо определенной выбранной гирей, мы можем установить, как надо растягивать любую пружину для того, чтобы она действовала с определенной силой, т. е. могла служить эталоном силы. Для получения силы, равной эталону, но направленной не по вертикали вверх, а по любому направлению, можно использовать нить, перекинутую через направленной под любым углом к блок, как показано на рис. 3.3. (сила со стороны нити всегда действует вдоль нити). Таким образом, трудную задачу изготовления и сохранения эталонной пружины при определенном растяжении мы заменяем гораздо более простой - изготовлением и сохранением эталонной гири. За образец такой гири-эталона признана платиновая гиря, хранящаяся в Международном бюро мер и весов в Париже и именуемая килограммом. Любая пружина, растянутая подвешенной к ней гирей-эталоном, будет действовать с определенной силой, которую называют килограмм-сила и обозначают кГ.
Рис. 3.3. При подвешивани одной и той же гири к разным пружинам пружины действуют на гирю с одинаковой силой
Рис. 3.4. Получение эталонной силы, направленной под любым углом к вертикали
Наряду с единицей силы 1 кГ, нередко применяют единицу силы в тысячу раз меньшую (грамм-сила, обозначаемая Г) и единицу силы в тысячу раз большую (тонна-сила, обозначаемая Т);
Т = 1000 кГ; 1 кГ = 1000 Г.
Определение, данное нами силе в один килограмм, нуждается в уточнении. Дело в том, что одна и та же гиря вызовет различное растяжение одной и той же пружины в зависимости от того, где именно на поверхности Земли произвести опыт. Однако это различие для разных точек земной поверхности невелико и поэтому мы пока не будем принимать его во внимание.
До последнего времени сила, равная 1 кГ, широко применялась в технике как единица силы. В настоящее время рекомендованной единицей силы как в физике, так и в технике является принятая в системе СИ единица силы, примерно в десять раз меньшая силы в 1 кг.
Силы, действующие при непосредственном соприкосновении, действуют по всей соприкасающейся поверхности тел. Например, молоток, ударяющий по шляпке гвоздя, действует на всю шляпку. Но если площадь соприкосновения тел мала, то можно считать, что сила действует только на одну точку тела. Например, можно считать, что нить, за которую тянут тележку, действует на тележку только в точке, где она привязана к тележке. Эта точка называется точкой приложения силы.
Вначале мы будем рассматривать только такие случаи, когда можно указать точку приложения силы. Такие силы мы будем изображать направленными отрезками, начало которых лежит в точке приложения силы, направление совпадает с направлением силы, а величина изображает в некотором масштабе величину силы. Например, на рис. 3.5. стрелка показывает силу, действующую со стороны веревки на санки [4].
Если на данное тело действует одновременно несколько сил, то их действие на движение тела можно заменить действием одной силы). Такую замену называют сложением сил. Данные силы называют слагающими или составляющими, а заменяющую их силу - их суммой или равнодействующей. Правила сложения сил устанавливаются из опыта. Равнодействующая уравновешивающихся сил, например двух сил, равных по величине и противоположных по направлению, равна нулю.
Заметим, что равнодействующая заменяет действие нескольких сил только по отношению к движению тела в целом: равнодействующая сила сообщит телу то же ускорение, что и все составляющие, действующие на тело одновременно, а сила, уравновешивающая равнодействующую, уравновесит одновременное действие всех составляющих. Но, конечно, равнодействующая не заменит действия составляющих в других отношениях. Достаточно указать такой пример: растянем пружину двумя руками. Силы, действующие на пружину, равны и прямо противоположны, и, значит, их равнодействующая равна нулю: действительно, пружина в целом остается в покое. Однако, если бы на пружину вообще не действовали никакие силы, равнодействующая по-прежнему равнялась бы нулю, но пружина не была бы растянута.
Вместо того, чтобы искать равнодействующую, можно искать силу, уравновешивающую данные силы при их одновременном действии на тело; равнодействующая равна уравновешивающей силе и противоположна ей по направлению.
Основные законы механики - второй и третий законы Ньютона - заключают в себе возможность решения любой механической задачи. В следующих параграфах мы увидим, что применение законов Ньютона к решению задач часто можно облегчить, применяя следующий вывод из второго закона.
Если сила не остается постоянной, то формула применима только для таких малых промежутков времени, за которые сила не успевает еще заметно измениться ни по величине, ни по направлению. При большом изменении силы формулой также можно пользоваться, но в качестве / следует тогда брать среднее значение силы за рассматриваемый промежуток вр