Действие силы

Сила, приложенная к телу, если она не уравновешена, изменяет его движение.

Меры действия силы могут быть определены: а) с учетом проме­жутка времени ее действия импульс силы или б) с учетом пути ее действия работа силы. Обе эти меры как бы взаимно дополняют друг друга, отражая действие силы во времени и в пространстве.

Импульс силы это мера механического воздействия на тело со сторо­ны других материальных объектов за данный промежуток времени. Он ра­вен в поступательном движении произведению силы на время ее действия:

S = FAt.

Работа силы это мера механического воздействия на тело со стороны других материальных объектов на данном пути. Она равна в по­ступательном движении произведению модулей той составляющей си­лы, которая действует в направлении движения, и перемещения точки приложения силы:

A = Fbs.

В случае, если сила направлена под углом к перемещению, надо про­изведение модулей силы и перемещения помножить еще на косинус угла между их направлениями. Работа силы положительная,когда этот угол острый, и, следовательно, сила ускоряет движение. Работа силы отрицательная,если угол тупой и сила замедляет движение. При прямом угле косинус равен нулю и работа равна нулю: сила работы не совершает.

Соответственно различают меры изменения движения как результата действия силы:

а) количество движения тела;

б) кинетическую энергию тела.

Количество движения тела это мера поступательного движения, характеризующая его способность передаваться от одного тела к друго­му в виде механического же движения. Она определяется при поступа­тельном движении произведением массы тела и его скорости:

K = mv.

Изменение количества движения за промежуток времени и равняется суммарному импульсу сил, приложенных к телу на том же проме­жутке времени.

Можно сказать, что количество движения тела это мера его спо­собности двигаться в течение некоторого времeни против действия тормозящей силы.

Кинетическая энергия тела – это мера механического движения, характеризующая его способность превращаться в потенциальную или другие виды энергии. Кинетическая энергия тела равна при поступательном движении половине произведения массы тела на квадрат его скорости:

E_k = mv² / 2.

Изменение кинетической энергии тела на некотором пути перемещения равняется работе приложенных к нему сил на этом же пути. Следовательно, совершенная работа равна приращению кинетической энергии.

Можно сказать, что кинетическая энергия тела – это мера его способности проходить некоторый путь против действия тормозящей силы.

Теперь посмотрим, как действуют силы и какой эффект они вызывают во вращательном движении(рис. 31), характерном для звеньев тела человека. Зависимости мер изменения движения от мер действия сил во вращательном движении по физической сущности такие же, как и в поступательном.

Рис. 31. Вращательное движение тела

Импульс момента силы характеризует действие силы, а вызванное им изменение движения измеряется кинетическим моментом(моментом количества движения).

Импульс момента силы –это мера механического воздействия на тело других объектов (во вращательном движении) за данный промежуток времени. Импульс момента равен произведению момента силы и длительности его действия:

S_z = M_z(F)t.

В случае переменного момента силы нужно суммировать элементарные импульсы моментов сил относительно некоторого центра.

Кинетический момент (момент количества движения) это мера вращательного движения, характеризующая его способность передаваться от одного тела к другому в виде механического же движения. Кинетический момент равен произведению момента инерции относи­тельно оси вращения и угловой скорости тела:

K_z = Jco.

Определения работы момента силы и кинетической энергии вращательного движения аналогичны определениям соответствующих величин для поступательного движения. Только вместо массы в уравнения входит момент инерции и вместо линейных перемещения и скорости угловые.

Если скорость и ускорение служат кинематическимимерами изменения движения, то количество движения(а также кинетический момент) и кинетическая энергия динамическимимерами изменения движения.

Следует подчеркнуть, что, хотя в характеристиках поступательного и вращательного движений немало общего, меры их (кинематические и динамические) все (кроме временных) различны.

Дата добавления: 2015-01-19; просмотров: 146; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!