ДОДАВАННЯ СИЛ. РІВНОДІЙНА СИЛ
Розділ 3 ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА
&30. ДОДАВАННЯ СИЛ. РІВНОДІЙНА СИЛ
Звичайно на будь-яке рухоме тіло діє не одне, а одразу кілька оточуючих тіл. Наприклад, коли тягнемо брусок по лінійці, то брусок взаємодіє і з рукою (сила тяги), і із Землею (сила тяжіння), і з поверхнею лінійки (сила тертя ковзання, сила реакції опори). У цьому разі спільну дію на тіло кількох сил можна замінити рівнодійною силою.
Силу, яка чинить на тіло таку саму дію, як і кілька окремих сил, і одночасно прикладених до нього, називають рівнодійною силою.
Рівнодійну
Якщо до тіла прикладено дві сили F1 та F2, які напрямлені вздовж однієї прямої в один бік, то їх рівнодійна Fpiвн дорівнює сумі цих сил (мал. 141):
Fрівн= F1 + F2.
Напрям рівнодійної сили в цьому разі збігається з напрямом прикладених сил.
Якщо до тіла прикладено дві сили F1 та F2, які напрямлені вздовж однієї прямої, але в різні боки, то коли F1 > F2, їх рівнодійна Fpiвн дорівнює різниці цих сил, а її напрям збігається з напрямом більшої за значенням прикладеної сили F1 (мал. 142):
Fрівн = F1 – F2.
Мал. 141
Мал. 142
Якщо F1 = F2, то їх рівнодійна дорівнює нулю. Тому тіло, яке було в спокої, у ньому й залишиться, а таке, що рухалося, продовжуватиме рухатися прямолінійно й рівномірно з початковою швидкістю. При цьому кажуть, що прикладені до тіла протилежно напрямлені вздовж однієї прямої і однакові за значенням сили зрівноважують, або компенсують, одна одну.
Як рухатиметься тіло, якщо на нього одразу діятимуть кілька сил?
Дослід 1. Покладемо брусок на стіл (мал. 143). На нього діють дві сили: сила тяжіння Fтяж = gm і сила реакції опори N = gm. Ці сили однакові за значенням, але протилежні за напрямом, тому їх рівнодійна, або результуюча, сила дорівнює нулю. Брусок перебуває у спокої.
Дослід 2. Будемо тягти брусок за допомогою нитки або динамометра по поверхні стола (мал. 144, а). У цьому разі на тіло діятимуть такі сили: сила тяжіння Fтяж, сила реакції опори N, сила тяги F і сила тертя Fтep.
Якщо N = Fтяж і F = Fтep, то тіло буде рухатися рівномірно, тобто швидкість тіла не змінюватиметься із часом.
Мaл. 143
Мал. 144
Якщо N = Fтяж, а сила тяги F буде більша за силу тертя Fтep, то тіло буде рухатися так, що швидкість його збільшуватиметься із часом, тобто тіло рухатиметься нерівномірно (мал. 144, б).
Дослід 3. Штовхнемо брусок так, щоб він рухався по поверхні стола. На нього діятимуть сила тяжіння Fтяж, сила реакції опори N і сила тертя Fтер. Оскільки N = Fтяж, то вони компенсують одна одну, і впливати на рух бруска буде тільки сила тертя F (мал. 145). Оскільки сила
Тертя завжди напрямлена проти руху, то брусок із часом зупиниться, що і спостерігатиме на досліді.
Мал. 145
Залежно від того, якою за значенням буде рівнодійна сила, тіло може перебувати в стані спокою, рухатися рівномірно або нерівномірно.
ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО
1. Що називають рівнодійною силою?
2. Як може рухатися тіло під дією кількох сил?
3. Коли тіло перебуває в спокої або рухається рівномірно?
4. Чому тіло рухається нерівномірно?
ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ
Розв’язуємо разом
1. Яке призначення насічок на робочих поверхнях плоскогубців?
Відповідь: завдяки насічкам збільшується тертя між деталлю і робочими поверхнями плоскогубців, що забезпечує надійніше утримання деталі під час роботи.
2. Сталеве тіло масою 50 кг тягнуть по льоду. Яка сила тертя виникає при цьому?
Розв’язання
Для визначення сили тертя скористаємося формулою:
Fтер = μgm.
Fтep = 0,02 ∙ 10 Н/кг ∙ 50 кг = 10 Н.
Відповідь: Fтер = 10 Н.
3. Чи можна зважити брусок вагою 8 Н, якщо маємо тільки два однакових динамометри, розрахованих на вимірювання сили 4 Н?
Відповідь: можна. Треба укріпити обидва динамометри поряд на одному рівні, а брусок підвісити одразу до обох гачків. За умови повного розтягу пружин динамометрів до бруска будуть прикладені дві сили пружності по 4 Н кожна вздовж однієї прямої, напрямлені вгору. Їх рівнодійна дорівнюватиме 8 Н і врівноважить силу тяжіння, що діє на брусок.
Рівень А
148. Чому шайба, що рухається по гладенькій льодовій поверхні, зрештою зупиняється?
149. Чому лижник, який стрімко спустився з гори, їде далі по рівній горизонтальній поверхні снігового поля з дедалі меншою швидкістю?
150. Чому вода в річках біля берегів і дна тече трохи повільніше, ніж посеред річки?
151. Розгляньте уважно, як зіткана з ниток яка-небудь легка тканина, наприклад марля або ситець. Що сталося б з тканиною, якби не було тертя?
152. Чому борошно або крупи, коли їх висипати зі склянки на стіл, утворюють купку конусоподібної форми, а вода розтікається тонким шаром?
153. Чому недосвідчений ковзаняр падає назад, з’їжджаючи зі снігової доріжки на гладенький лід ковзанки, а, повертаючися з льоду на доріжку, падає вперед?
154. Сила тертя кочення менша від сили тертя ковзання. Чому ж взимку їздять саньми, а не возом?
155. Колеса підводи, яка рухається дорогою, іноді не обертаються. За яких умов це може бути?
156. Для чого взимку на колеса автомобілів надівають ланцюги?
157. Для чого електровози й тепловози обладнано пісочницями, з яких пісок тоненькими цівками сиплеться на рейки?
158. Для чого гімнасти у спортивному залі натирають взуття каніфоллю, руки – порошком, що добре вбирає вологу (спалена магнезія), а футболісти взувають бутси із шипами?
159. Навіщо воротар футбольної команди (мал. 146) під час гри користується спеціальними рукавицями, особливо в дощову погоду? Яку вимогу повинні задовольняти такі рукавиці?
160. На малюнку 147 зображено коника-стрибунця. Яке призначення зубців на його лапках?
Мал.146
Мал. 147
161. Яка сила тертя діє під час руху залізного тіла масою 2 кг по залізній поверхні?
162. Двоє учнів канатом тягнуть до берега човен. Один з них прикладає силу, що дорівнює 120 Н, а другий – 100 Н. Яка сила діє на човен?
163. Яку силу покаже динамометр, до якого ниткою прикріплено зв’язані між собою тягарці вагою 10 Н, 20 Н і 40 Н?
Рівень Б
164. Виконайте такий дослід: покладіть на долоню монету і спробуйте, проводячи по ній щіткою для одягу, змести її з долоні. Як пояснити явище, яке ви спостерігаєте?
165. Для чого на головці і у верхній частині цвяха роблять насічки?
166. Краплі дощу легко скочуються з похилої поверхні покрівлі, а сніг на дахах збирається товстим шаром. Як пояснити це явище?
167. Чому пилкою з розведеними зубцями легше пиляти, ніж з нерозведеними? Чи однаково розводять урізнобіч зубці пилки для розпилювання сухого та вологого дерева?
168. Чому навантажений автомобіль буксує на поганій дорозі менше, ніж порожній?
169. Вантажний автомобіль з причепом має перевезти важкий верстат. Що краще завантажити: кузов автомобіля чи причеп? Чому?
170. Для чого під час ожеледиці доріжки посипають піском?
171. Чому ковзани і санки добре ковзають по льоду? Чому в сильні морози це ковзання погіршується?
172. Чому, коли важко зняти каблучку, користуються мильною водою?
173. Людина посковзнулася, наступивши на сухі горошини. Як це пояснити?
174. Укажіть, у яких місцях велосипеда є кулькові підшипники.
175. Для чого шурупи перед закручуванням у тверді породи дерев змащують милом?
176. Людина, маса якої 70 кг, тримає на плечах ящик масою 20 кг. З якою силою людина тисне на грунт?
177. У грі з перетягування каната беруть участь четверо: двоє з них тягнуть канат в один бік із силами 330 і 380 Н, двоє – у протилежний бік із силами 300 і 400 Н. У якому напрямі рухатиметься канат і яка рівнодійна цих сил? Зобразіть ці сили.
178. Людина опускається на парашуті, рухаючись рівномірно. Сила тяжіння парашутиста разом з парашутом 900 Н. Яка сила опору повітря?
179. Як можна двома динамометрами виміряти силу 80 Н, якщо кожний з них розрахований на 50 Н?
180. Баклажан поклали на підставку демонстраційного динамометра і натиснули пальцем, а потім палець забрали (мал. 148). Зобразіть сили, що діють на баклажан у першому випадку. Визначте значення сили, з якою палець тиснув на баклажан. Яка маса баклажана?
Мал. 148
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...