Багато з вас користуються або користувалися звичайної дротяної комп'ютерною мишкою. Якщо така провідна мишка поруч з вами, то подивіться на неї (а якщо її немає поруч - то уявіть). Ми знаємо, що, як і на всі тіла на Землі, на неї діє сила тяжіння F т я г о т е н і я = m ⋅ g F_ = m \ cdot g F т я г о т е н і я = m ⋅ g.
Чому ж вона не падає вниз, а знаходиться в стані спокою? Ми пам'ятаємо з 1-го закону Ньютона, що в інерційних системах тіло може перебувати в стані спокою, якщо на нього не діють ніякі сили (не наш випадок) або дію всіх сил скомпенсировано. Значить, щось компенсує дію сили тяжіння. Але що? Ми забули, що мишка лежить на столі. Мишка, на яку діє сила тяжіння m ⋅ g ⃗ m \ cdot \ vec m ⋅ g ⃗. в свою чергу тисне на стіл з силою, яку називають вагу тіла. Зазвичай вага тіла позначається P ⃗ \ vecP ⃗. Але з 3-го закону Ньютона ми знаємо: з якою силою мишка тисне на стіл (мишка → \ rightarrow → стіл), з точно такою ж по величині силою стіл тисне на мишку (стіл → \ rightarrow → мишка). Сила, з якою стіл тисне на мишку, називається силою реакції опори. Найчастіше вона позначається N ⃗ \ vec N ⃗. З 3-го закону Ньютона випливає, що N ⃗ = - P ⃗. \ Vec = - \ vec
N ⃗ = - P ⃗.
Зауважте, що сил три:
- на тіло діє сила тяжіння m ⋅ g ⃗ m \ cdot \ vec m ⋅ g ⃗
- через дії сили тяжіння на мишку мишка тисне на стіл з силою P ⃗ \ vec
P ⃗ (вага тіла)
- і вже стіл "відповідає" мишці на її тиск силою реакції опори N ⃗ \ vec N ⃗.
P ⃗ пов'язані один з одним і рівні по модулю, але прикладені вони до різних тіл. Ще раз:
- вага тіла P ⃗ \ vec
P ⃗ прикладений до опори (столу) з боку мишки
- сила реакції опори N ⃗ \ vec N ⃗ прикладена до мишки з боку столу як "відповідь" столу на дію мишки.
P ⃗ і силою реакції опори N ⃗ \ vec N ⃗. Спробуйте вирішити класичну задачу.
Чому дорівнює рівнодіюча ваги P ⃗ \ vecP ⃗ і сили реакції опори N ⃗ \ vec N ⃗.
Її не існує, тому її не можна знайти
Рівнодіюча дорівнює нулю, оскільки N ⃗ = - P ⃗ \ vec = - \ vecN ⃗ = - P ⃗
Тіло в стані спокою може не лежати на столі, а, наприклад, висіти на мотузці.
Ту ж комп'ютерну мишку можна було б підвісити на її ж шнурі (якщо вона у вас дротова). Ситуація дуже схожа на випадок з лежачої мишкою. Тільки у випадку з висить мишкою падати під дією сили тяжіння їй не дає нитка, а точніше - сила натягу нитки. Зазвичай її позначають буквою T ⃗ \ vec T ⃗.
Отже, в цій ситуації на мишку діє сила тяжіння m ⋅ g ⃗ m \ cdot \ vec m ⋅ g ⃗. З цієї причини мишка "тягне" нитка з силою P ⃗ \ vecP ⃗. яку також називають вагою тіла. А вже нитку тягне мишку з силою натягу нитки T ⃗ \ vec T ⃗.
В цьому випадку вагою називають силу, з якою тіло (мишка) розтягує нитку підвісу. взагалі
вага - це сила, з якою тіло тисне на опору або розтягує нитку підвісу.
Відповідно, якщо тіло ні на що не тисне і нічого не тягне - то воно знаходиться в стані невагомості.
Кожен з вас може виявитися в стані невагомості, якщо (відзначте всі правильні варіанти)
розляжеться на землі
встане вниз головою на руках
виявиться в космосі
всі варіанти правильні
Варто сказати, що в звичайному житті дуже часто поняття вага використовується неправильно. "Який у тебе вага?" "6 0 60 6 0 кг". Так говорити неправильно. Вага - змінна величина. Вона залежить від того, як ви рухаєтеся. У вас взагалі може не бути ваги, якщо ви підстрибнули. Або вага може бути дуже великим (перевантаження при старті в космічному кораблі - про це в одній з наступних тем). Крім того, вага - це сила. А тому вимірюється вона в Ньютона. Якщо ваша маса 6 0 60 6 0 кг, то ваша вага в нерухомому стані на опорі дорівнює 6 0 0 600 6 0 0 Ньютоном. Правильніше питати: "Яка твоя маса?" Але так, звичайно, робити ніхто не буде. Звикли вже говорити по-іншому.
Необхідно відзначити, що не існує готових формул для підрахунку чисельних значень сили реакції опори N ⃗ \ vec N ⃗. ваги тіла P ⃗ \ vecP ⃗ і сили натягу нитки T ⃗ \ vec T ⃗. Не існує готових формул на кшталт закону всесвітнього тяжіння або закону Гука. Ці сили (N ⃗ \ vec N ⃗. P ⃗ \ vec
P ⃗ і T ⃗ \ vec T ⃗) висловлюють через інші відомі сили за допомогою 2-го закону Ньютона. Але про це пізніше - в інший, спеціальної, темі.