Предмет и задачи статики. Понятие силы

Предмет и задачи статики. Понятие силы

Как уже говорилось во введении, статикой называется раздел теоретической механики, изучающий общие свойства сил и условия равновесия твердых тел, т. е. те условия, при которых приложенные к телу силы не влияют на его движение.

Приложенной к телу силой называется мера механического действия на это тело со стороны других тел, характеризующая величину и направление этого действия в данный момент времени.

Под механическим действием на данное тело со стороны других тел понимается такое их действие, в результате которого происходит изменение скорости данного тела или его деформация.

Если действие силы на тело выражается в изменении его скорости, то мы имеем, как иногда говорят, динамическое проявление силы. Если же действие силы на тело выражается не в изменении скорости тела, а в его деформации, то мы имеем, как говорят, статическое проявление силы. Так, например, сила тяжести тела не изменяет его движения, если тело лежит на столе. В этом случае тело взаимодействует еще и со столом, и сила тяжести тела уравновешивается силой сопротивления стола.

С увеличением силы давления на стол будет увеличиваться и сила противодействия стола. Вспомним, что абсолютно твердых тел не существует. Под действием внешних сил тело деформируется и в нем возникают силы упругости, сопротивляющиеся изменению формы. Увеличению силы противодействия стола легко дать объяснение, если заменить его мысленно пружиной. Чем больше давление тела, тем больше деформация крышки стола, тем больше возникающие в ней, как и в деформированной (сжатой) пружине, силы упругости, а следовательно, и обратное давление стола на тело.

Тело, производящее давление, в свою очередь также всегда деформируется. Представление об этом можно составить себе но отчетливому изменению поверхности руки при нажатии ею па что-либо, хотя бы на стол, и заметному напряжению при этом мускулов вследствие их сокращения.

Установленные из опыта, из наблюдений за движением реальных физических тел, основные законы механики распространяются в теоретической механике и па абсолютно твердые тела. Но ясно, например, что нарисованная выше картина взаимодействия стола и лежащего на нем тела теряет физический смысл, если стол считать абсолютно твердым. Такой стол не будет деформироваться вообще, а следовательно, и не может «реагировать» на изменение производимого на него давления. В применении к абсолютно твердым телам силы, возникающие при их непосредственном соприкосновении, становятся такими же абстрактными (но не произвольными) понятиями, как и само абсолютно твердое тело.

Как известно из опыта, сила определяется следующими тремя элементами: 1) точкой приложения силы, 2) направлением силы и 3) численным значением силы.

Точкой приложения силы называется та материальная частица тела, к которой сила непосредственно приложена.

Заметим, что понятие точки приложения силы условно, так как приложить силу в одной геометрической точке (не имеющей размеров) практически невозможно. Силы, которые мы в задачах механики рассматриваем как силы, сосредоточенные в одной точке, по существу представляют собой равнодействующие некоторых совокупностей сил. действующих на все точки данной части поверхности или данного объема тела.

Прямая, по которой направлена сила, называется линией действия силы.

Численное значение силы находится путем ее сравнения с некоторой другой силой, принимаемой за единицу. За единицу силы в наиболее распространенной пока в практике гак называемой технической системе единиц принимается килограмм (сокращенно кГ), т. е. вес международного эталона, с весьма большой точностью равный весу одного кубического дециметра чистой воды при температуре С на уровне моря и на широте 45°.

В настоящее время в СССР и в ряде других стран вводится так называемая «Международная система единиц» являющаяся универсальной системой единиц, охватывающей все отрасли пауки и техники. В международной системе единиц за единицу силы принимается сила, называемая ньютоном (сокращенно — н).

Для сравнения ньютона с технической единицей силы — килограммом — заметим, что Предмет и задачи статики. Понятие силыПредмет и задачи статики. Понятие силы и Предмет и задачи статики. Понятие силы. Нетрудно запомнить, что ньютон примерно в 10 раз меньше силы в 1 кГ. Выбор новой международной единицы силы основан на так называемом динамическом определении силы, почему и обоснование этого выбора мы дадим в динамике.

Сила является величиной векторной и изображается графически, как и всякий вектор, прямолинейным отрезком, длина которого в выбранном масштабе соответствует длине вектора, а направление совпадает с направлением силы (направлением вектора). На чертеже yio направление указывается стрелкой. Обозначаются векторные величины буквами жирного шрифта или буквами обычного шрифта, но с черточкой наверху.

Абсолютная величина (длина) вектора называется его модулем.

Модуль вектора обозначается так же, как и сам вектор, но буквами обычного шрифта и без черточки па-верху.

Эта теория взята с полного курса лекций на странице решения задач с подробными примерами по предмету теоретическая механика:

Теоретическая механика — задачи с решением и примерами

Возможно вам будут полезны эти дополнительные темы:

Предмет и метод теоретической механики
Краткий исторический очерк о предмете теоретическая механика
Основные определения и аксиомы статики
Связи и реакции связей