О движении и силах

Механика - наука о движении, но что же заставляет тела двигаться? Очевидно, что сами по себе тела двигаться не будут. Почему? А зачем что-то делать, если можно этого не делать?

Так что же тогда заставляет их двигаться? Почему они меняют своё местоположение?

Вопрос же «зачем?» тут второстепенен – в рукотворных системах тела движутся (или не движутся) с целью получения какой-либо пользы для человека. Например, автомобиль едет, чтобы человек быстро и без лишних усилий преодолел некоторое расстояние.

Ответ на этот вопрос крайне прост:

Движение происходит благодаря воздействию на тело окружающей среды

Например, снежинки или капли дождя падают вниз из-за того, что на них воздействует сила притяжения Земли, если бы её не было, то они бы просто зависли в пространстве (такой эффект можно увидеть в невесомости).

В технических системах главным взаимодействием, которое приводит (или пытается привести) тела в движение является механическое взаимодействие между телами.

Механическое взаимодействие – взаимодействие между телами при их соприкосновении

Например, движение футбольного мяча после удара ногой – нога и мяч соприкоснулись и в результате данного соприкосновения и передачи энергии мяч начал двигаться.

Казалось бы, всё просто – есть тела, если одно соприкоснётся с другим (надавит, ударит, потянет и т.д.), то или одно или оба тела придут в движение. Однако, всё не так легко, иначе бы мы с вами тут не сидели и не читали бы эту статью. В механике существует множество нюансов из-за которых появилось множество законов и алгоритмов работы. И самый первый нюанс – взаимодействие взаимодействию рознь. Если мы кинем камешек в припаркованный КАМАЗ, то врятли он начнёт из-за этого двигаться (а вот тому кто это сделал придётся двигаться крайне быстро). С другой стороны – здания, которые состоят из огромного количества элементов, которые соприкасаются друг с другом, но при этом не двигаются (по крайней мере относительно Матушки – Земли).

Для того, чтобы нам легче было разбираться с тем, какое взаимодействие к чему приведёт, не проводя при этом опыты опасные для жизни (как в примере с КАМАЗом), люди придумали характеризовать взаимодействие через силу.

Сила – мера взаимодействия между телами или телами и окружающей средой. Выражает количественную характеристику взаимодействия

Иначе говоря, по величине силы можно судить (если знать как, чему мы и будем учиться) о том, как будет развиваться то или иное взаимодействие, к чему оно приведёт и будет ли его результат для нас желанным. Если рассмотреть пример со зданием, то можно будет судить о том, будут ли его конструкции недвижимы, а в последствии не сломаются ли они от оказываемых воздействий.

Грубо говоря, в действительности, никаких сил нету, есть взаимодействие, но при решении задач на бумаге (что является важной частью любой проектной работы) мы можем отобразить это взаимодействие только при помощи сил.

На бумаге силы не только описывают количественную характеристику взаимодействия (грубо говоря, кто кого сильнее ударил или что сильнее давит), но ещё и характер взаимодействия. Так, силы в механике принято разделять на три большие категории:

1. Сосредоточенная сила – при её помощи можно описать взаимодействие, при котором площадь соприкосновения тел не значительна или не важна;
2. Распределённая сила – описывает взаимодействие, при котором площадь соприкосновения значительна или играет важную роль в решении задачи;
3. Пара сил – применяется для описания взаимодействия, при котором тело приобретает вращательное движение.