Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
Силовой характеристикой гравитационного поля является напряженность G1 равная отношению силы тяготения F1J1J., действующей на помещенную в него матери-
2.9. СИЛЫ УПРУГОСТИ
55
альную точку, к массе т этой точки:
G = Fw/m.
Напряженность G гравитационного поля в данной точке пространства равна ускорению свободного падения g материальной точки, находящейся в этом месте пространства:
G = g.
Модуль напряженности гравитационного поля материальной точки с массой M на расстоянии г от нее равен
Эта формула справедлива и в тех случаях, когда источником гравитационного поля является однородное по плотности тело сферической формы. При этом расстояние г отсчитывается от центра масс тела, а радиус поверхности тела должен быть меньше расстояния г.
8°. Первой космической скоростью называется скорость V[, которую нужно сообщить телу, чтобы оно превратилось в спутник Земли (или другой планеты, а также Луны или какого-нибудь массивного небесного тела) и двигалось по окружности, плоскость которой проходит через центр Земли (Луны и т. д.) и центр которой совпадает с центром Земли (Луны и т. д.) (о второй космической скорости см. 1.5.4.4°). Для Земли
vi= \Г 1F1 = ^SRl »7,9•1O3 м/с. \ Аз
2.9. Силы упругости
1°. Силы, возникающие при упругой деформации тел (11.7.2.3°), называются силами упругости. Эти силы действуют между соприкасающимися ip слоями деформируемого тела, а и упр
также в месте контакта деформи- С__
руемого тела с телом, вызываю- Tf IAI
щим деформацию. Например, со Ш^т^Ш^^Ь^
стороны упруго деформированной рис j 29
доски D на брусок С, лежащий
на ней (рис. 1.2.9), действует сила упругости Fynp.
О природе сил упругости см. III. 1.3.Г.
56 ОТДЕЛ i. ГЛ. 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
2°. В большинстве задач элементарного курса физи-ки рассматриваются одномерные (линейные) деформации растяжения или сжатия. В этих случаях силы упругости направлены вдоль линии действия внешней (деформирующей) силы, т. е. вдоль осей продольно деформируемых
Рис. 1.2.10
нитей, витых пружин, стержней и т. п., или перпендикулярно к поверхностям соприкасающихся тел (рис. 1.2.9).
3°. Сила упругости, действующая на рассматриваемое в данной задаче тело со стороны опоры или подвеса, назы-^ вается силой реакции опоры (под-
^^"y^ygy^ веса) или силой натяжения под-
Fynpi^t веса- ^a Рис- 1-2-10 приведены
.^j ^ХХУ^ЭВ: ^j"" примеры приложения к телам $Г О О О >^ J ігї сил реакции опоры (силы Ni, і _ N2, N3, N4 и N6) и сил натяже-
|^?Щ^^>^-^ ния подвесов (силы T1, T2, T3
^внешн 4°. Закон Гука для одномер-
Рис. 1.2.11 ного растяжения (или сжатия),
характеризующегося вектором удлинения (сжатия) Al: сила упругости пропорциональна вектору удлинения (сжатия) и противоположна ему по направлению (рис. 1.2.11):
Fynp = -?A1,
где k — коэффициент квазиупругой силы — величина, определяемая силой упругости, возникающей при единичной деформации данного тела (или внешней силой, вызывающей единичную деформацию тела)і
ь — Fynf
2.10. СИЛЫ ТРЕНИЯ
57
5е. Вектор удлинения (сжатия) упругого тела связан о внешней силой FBHeuIH выражением
Al _ Евнешн
' """ k -
6°. Сила упругости зависит только от изменения расстояний между взаимодействующими частями (частицами, слоями или элементами) данного упругого тела. Работа силы упругости (1.5.2.3°) не зависит от формы траектории и при перемещении по замкнутой траектории раєна нулю. Поэтому силы упругости являются потенциальными силами (1.5.2.Г).
2.10. Силы трения
1°. Внешним трением называется взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению. Например, внешнее трение существует между бруском и наклонной плоскостью, на которой брусок лежит или с которой он соскальзывает. Если трение проявляется между частями одного и того же тела, то оно называется внутренним трением (1.6.3.3е).
2°. Трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки называется сухим трением. Трение между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется, называется жидким или вязким трением (см. также 1.6.3.3е).
Во всех видах трения возникает сила трения FTP, направленная вдоль поверхностей соприкасающихся тел противоположно скорости их относительного перемещения.
Сухое трение подразделяется на:
а) трение покоя — трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел;
б) трение скольжения — трение при относительном движении соприкасающихся тел.
3°. Сила трения FTPo, препятствующая возникновению движения одного тела по поверхности другого, называется силой трения покоя.
Если к телу, находящемуся в соприкосновении с другим телом, прикладывать возрастающую внешнюю силу Рвнешн. параллельную плоскости соприкосновения, то при изменении FBHelUH от нуля до некоторого значения движения тела не возникает. Это свидетельствует о неод-
58 ОТДЕЛ I. ГЛ. 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
нозначности силы трения покоя: при попытке вывести тело из состояния покоя сила трения покоя изменяется от
