§ 16. Сила

Ви дізнаєтесь

Що таке сила

Пригадайте

Як поводить себе тіло, якщо на нього не діють інші тіла
Як поводять себе тіла, якщо вони діють одне на одне

ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. Якщо на тіло не діють інші тіла, воно зберігає свою швидкість сталою. Відповідно, щоб тіло змінило свою швидкість, необхідний вплив іншого тіла.

До того ж практичний досвід підтверджує, що вплив одного тіла на інше не може бути одностороннім — обидва тіла діють одне на одне, як кажуть, — взаємодіють.

Дію тіл одне на одне називають взаємодією тіл.

Усі тіла так чи інакше пов’язані між собою і діють одне на одне або безпосередньо (під час контакту одне з одним), або через різні поля.

Розглянемо випадки взаємодії тіл (мал. 98, а, б).

Мал. 98. Приклади взаємодії тіл

Штовхаючи дитячий візок (мал. 98, а), його приводять у рух. У цьому разі швидкість руху дитячого візка змінюється під дією натиску руки людини.

Якщо на легкорухомі візочки покласти магніти, то їх взаємне притягання зумовить рух візочків один до одного (мал. 98, б). Це приклад взаємодії тіл через магнітне поле.

Під дією руки на кульку (мал. 99, а) пружина стискається, тобто спочатку кінець її приходить у рух, а потім рух передається іншим частинам пружини. Якщо відпустити кульку, то стиснута пружина, розпрямляючись, приводить у рух кульку у зворотному напрямі (мал. 99, б). Спочатку діючим на кульку тілом була рука людини, потім діючим тілом стала пружина.

Мал. 99. Рух кульки

СИЛА. У фізиці часто не зазначають, яке тіло і як саме діє на дане тіло, а говорять, що на тіло діє сила, або до тіла прикладена сила.

Слово «сила» вам добре відоме, і використовуєте ви його досить часто: сила м’язів, сила вітру, сила-силенна знайомих, сильний характер, сильний духом.

Фізичний термін «сила» означає фізичну величину, яка характеризує інтенсивність взаємодії між тілами.

Сила — фізична величина, яка характеризує взаємодію тіл.

Уперше поняття сили у фізиці використав Ньютон. Описуючи механічний рух, він розрізняв випадки руху за інерцією, коли на тіло не діють сторонні сили (або дія сил скомпенсована), і випадки, коли тіло змінювало свою швидкість унаслідок дії сили.

Отже, можна стверджувати, що результатом дії сили є зміна швидкості руху тіла (або за значенням, або за напрямом, або разом за значенням і напрямом).

Але сила, що діє на тіло, може не лише змінювати швидкість руху тіла, а й змінювати взаємне розташування частин цього тіла. Наприклад, під дією сили відбувається стискання пружини (див. мал. 99), згин пружного стального стержня та інші зміни форми й розмірів тіла. У такому разі говорять, що тіло деформується.

Деформація — будь-які зміни форми й розмірів тіла.

Отже, ще одним результатом дії сили на тіло є його деформація.

У кожен момент часу сила, що діє на тіло, характеризується модулем і напрямом у просторі. Наприклад, щоб зрушити шафу, її можна штовхати або тягнути (мал. 100). Прикладена сила за значенням в обох випадках однакова (сила м’язів людини), а результат дії сили різний: шафа переміщується в різних напрямах.

Мал. 100. Напрям дії сили

На відміну від векторних величин, з якими ви ознайомились (переміщення, швидкість), сила, окрім значення і напряму, характеризується точкою прикладання. Що це означає?

Розглянемо приклад. Якщо рухати книжку по столу (мал. 101), то результат цієї дії залежить від того, до якого місця книжки прикладена сила. Не зважаючи на те, що значення і напрямок сили однакові, — результат різний: у першому випадку книжка рухається поступально, у другому — обертається.