Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Тема сегодняшней лекции звучит так...сила...физики шутят, что самое слабое место в механике - это сила. На самом деле после этой лекции вы поймете, что это не самое слабое место, а пожалуй, самое нужное место в механике и самое полезное.
Много раз на предыдущих лекциях мы с вами вспоминали опыт, в котором две тележки взаимодействовали друг с другом посредством пружинки, пружинка при этом распрямлялась и тележки разъезжались друг от друга с одной и той же скоростью. И мы с вами говорили, что взаимодействие является причиной изменения скорости...тележки были неподвижны, а после того, как они посредством пружины про взаимодействовали их скорость изменилась с нуля до какой-то скорости. Первая тележка действовала на вторую, вторая тележка действовала на первую. При этом мы говорим, что действие просто так в природе не бывает, а существует только взаимодействие, но тележки можно заставить взаимодействовать разным способом: с помощью пружины, с помощью порохового заряда, с помощью магнитов, оказывается магниты тоже могут отталкиваться друг от друга...не обязательно притягиваться, с этим явлением мы будем знакомится подробно в дальнейших лекциях. И при этом в зависимости от того на сколько мощным, интенсивным, эффектным и эффективным является это взаимодействие, скорости при этом будут меняться по-разному. Это во-первых...
Во-вторых...одну и ту же тележку мы можем заставить изменить свою скорость разными способами...например на одну из тележек мы можем подействовать пружиной, пальцем, мы можем привязать к ней веревку и тянут ее этой веревочкой, как было сказано выше мы может заставить ее двигаться с помощью магнита...и всякий раз взаимодействие с магнитом, с пальцем, с веревкой, с пружинкой мы заставляем тележку изменить скорость. Получается, что все очень сложно, потому что нам придется отдельно изучать, если мы будем продолжать говорить только о взаимодействии тел: тележки с магнитом, тележки, веревкой, тележки с пальцем и т.д. придется каждый раз изучать разные комбинации тел...это очень сложно, но физики придумали замечательное средство. Представьте себе, что мы действуем на одну из тележек пружиной, магнитом, дуем на нее, тянем ниткой, толкаем пальцем так, что скорость тележки всегда меняется одинаково. Ведь причина изменения скорости является что? Действие других тел, а если мы действуем на тележку, и не обязательно тележку, так что ее скорость меняется одинаково при любом действии, то значит действие всех этих тел: пальца, пружины, магнита, воздуха в чем-то имеют что-то общее и вот говорят так что, если скорость изменяется одинаково под действием разных тел, то все эти тела на данное тело действуют с одной и той же силой. Т.е сила - это физическая величина, которая является мерой взаимодействия тел. Теперь давайте это определение запишем еще раз и выделим его отдельно.
Силой называется физическая величина, которая является мерой взаимодействия тел. Сила обозначается буквой - F
И раз у нас появилась новая физическая величина, то нужно поговорит о том в каких единицах она измеряется и все это мы сегодня узнаем на этой лекции.
И так, смотрите, что мы сделали...мы резко упростили изучение движение тела, вместо того, чтобы изучать как меняется скорость тела, например, тележки под действием веревочки, магнитов и т.д. мы будем изучать сейчас как меняется скорость этой тележки под действием силы, независимо от того, что или кто прикладывает эту силу к данному телу, т.е. независимо от того с каким телом это тело взаимодействует. и тут нам поможет то соотношение, которое мы с вами уже записали. Мы знаем соотношение между изменениями скоростей тел и массами этих тел. Давайте еще раз посмотрим это соотношение в видеоролике.
Теперь давайте сделаем следующий шаг, мы об этом уже говорили, но хочется еще раз обратить на это ваше внимание. Например, если сила действует в два раза дольше - это как-то отразится на изменении скорости? Конечно! Следовательно, изменение скорости прямо пропорционально длительности действия силы.
Следующим шагом будет попытка выяснить, а что представляет из себя коэффициент пропорциональности и можно ли его сделать равным единицы - это ведь очень упростило бы нам формулу. От чего зависит коэффициент пропорциональности? Он зависит от того в каких единицах мы будем измерять силу и самый простой случай, если мы будем измерять силу в таких единицах, когда этот коэффициент пропорциональности равен единицы.
Давайте выясним, что же такое один Ньютон? Давайте разберемся. Если сила равна одному Ньютону, то если мы возьмем тело массой один килограмм и его скорость будет изменяться на один метр в секунду каждую секунду, то это значит, что на тело действует сила в один Ньютон. И так запишем...
Один Ньютон - это сила, которая действуя на тело массой один килограмм изменяет его скорость на один метр в секунду каждую секунду.
Давайте так же посмотрим в видеоролике ниже производные единицы Ньютона.
А теперь давайте вернемся к равенству произведению масс первого тела на его скорость и второго тела также на его скорость.
Представленная в видеоролике выше формула "действие равно противодействию" можно описать уже один раз нами приведенным в предыдущих лекциях шуточным примером: если в коридоре два первоклассника столкнуться лбами, то у них шишки будут одинакового размера, потому что с какой силой первый школьник будет действовать на лоб второго, с той же силой лоб второго первоклассника будет действовать на лоб первого первоклассника. Неважно, кстати, кто из них бежал, а кто стоял. Могли оба бежать.
А что означает в формуле знак минус, как вы думаете? Эти силы имеют противоположное направление. Подробнее об этом мы будем говорить позже, но уже сейчас мы видим, что когда тела взаимодействуют, то сила с которой первое тело действует на второе и сила с которой второе тело действует на первое одинаковы по величине и противоположны по направлению. В более поздних лекциях это будет называться "Третьим законом Ньютона", а сейчас просто "действие - равно противодействию".
Следующий шаг, который мы сделаем... Скажите пожалуйста, у силы есть направление? Конечно есть, мы может на тело действовать силой, направленной с разных сторон. При этом тело будет себя вести по-разному. и изменение скорости будет зависеть от направления сил. Сила - это величина у которой есть направление, поэтому математический объект, который описывает силу - это не число, а что? Как в математике называется величина у которой есть и численное значение и направление - такая величина называется вектор.
Сила - это вектор, который обозначается, как стрелка над буквой F.
Какие вы еще знаете векторы? Правильно, скорость! А сила - это второй вектор, который появился у нас в курсе физики. Т.е сила, как и скорость - это векторные величины.
И от чего же зависит действие силы? Что значит действие силы? Сила меняет скорость тела. Так? От величины зависит? Конечно! От модуля вектора, точнее от величины модуля (силы). А так же действие силы зависит от направления силы. И оказывается это еще не все...
Таким образом, важна еще точка приложения силы.
Для чего мы сейчас рассказали все это? Для того, чтобы мы правильно изображали различные силы на рисунках. Когда мы изображаем силу с помощью рисунка, мы должны с вами обязательно сделать так чтобы из рисунка было понятно: какая величина у силы, какое у нее направление и какова ее точка приложения. Все это сейчас мы научимся делать...
Как изображается вектор мы уже знаем, причем вектор изображается с помощью стрелки, длина этой стрелки несет информацию о модуле вектора, а для того чтобы правильно изобразить этот модуль нужно выбрать масштаб. Давайте сейчас изобразим силу, которая действует на книжку, приведенную в предыдущем ролике.
Еще одно важное обстоятельство...давайте поговорим про деформацию.
Ну и напоследок давайте решим простенькую задачу на изображение силы действующей на тело.
Давайте подведем итог этой лекции. Мы ввели понятие "сила", вспомнив при этом про взаимодействие двух тележек из предыдущих лекций. Вывели отношение силы действующей на тело с учетом его массы и скорости, и так же отдельно времени. Вывели формулу силы и единицы ее измерения. Дали определение единицы измерения силы - Ньютону и определили ее производные величины. Вывели формулу которая описывает взаимодействие: "действие равно противодействию". Определили, что сила имеет направление, а значит является векторной величиной. Провели опыт в котором продемонстрировали важность точки приложения силы. Указали как изображается сила на рисунках. Определили, что сила описывается величиной, направлением и точкой приложения силы. И в конце решили простую задачу на установление силы действующей на тело.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.