Что такое сложение сил. Измерение силы. Сила. Сложение сил

Сложение сил

операция определения векторной величины R, равной геометрической сумме векторов, изображающих силы данной системы и называется главным вектором этой системы сил. С. с. производится по правилу сложения векторов, в частности построением многоугольника сил (См. Многоугольник сил). Механический смысл величины R определяется теоремами статики (См. Статика) и динамики (См. Динамика). Так, если система сил, действующих на твёрдое тело, имеет равнодействующую, то она равна главному вектору этих сил. При движении любой механической системы её центр масс движется так же, как двигалась бы материальная точка, имеющая массу, равную массе всей системы, и находящаяся под действием силы, равной главному вектору всех действующих на систему внешних сил.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Сложение сил" в других словарях:

Сложение сил - Сложение сил: а силы F1,F2,F3.., Fn, приложение к телу; б сложение сил по правилу многоугольника, a b c d..n силовой многоугольник; R равнодействующая сил. СЛОЖЕНИЕ СИЛ, нахождение геометрической суммы (так называемого главного вектора) данной… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Операция определения векторной величины R, равной геом. сумме векторов, изображающих силы данной системы и наз. главным вектором этой системы сил. С. с. производится по правилу сложения векторов, в частности построением параллелограмма сил или… … Физическая энциклопедия

Нахождение геометрической суммы (т. н. главного вектора) данной системы сил путем последовательного применения правила параллелограмма сил или построения силового многоугольника. Для сил, приложенных в одной точке, при сложении сил определяется… … Большой Энциклопедический словарь

Нахождение геометрической суммы (так называемого главного вектора) данной системы сил путём последовательного применения правила параллелограмма сил или построения силового многоугольника. Для сил, приложенных в одной точке, при сложении сил… … Энциклопедический словарь

сложение сил - jėgų sudėtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. addition of forces; composition of forces vok. Zusammensetzung von Kräften, f rus. сложение сил, n pranc. composition des forces, f … Fizikos terminų žodynas

Нахождение геом. суммы (т. н. главного вектора) данной системы сил путём последоват. применения правила параллелограмма сил или построения силового многоугольника. Для сил, прилож. в одной точке, при С. с. определяется их равнодействующая … Большой энциклопедический политехнический словарь

Нахождение геом. суммы (т. н. главного вектора) данной системы сил путём последоват. применения правила параллелограмма сил или построения силового многоугольника. Для сил, приложенных в одной точке, при С. с. определяется их равнодействующая … Естествознание. Энциклопедический словарь

СЛОЖЕНИЕ, сложения, ср. 1. только ед. Действие по гл. сложить во 2, 5 и 7 знач. складывать слагать. Сложение сил (замена нескольких сил одной, производящей равноценное действие; физ.). Сложение величин. Сложение обязанностей. 2. только ед. Одно… … Толковый словарь Ушакова

1) скоростей и ускорений, 2) сил, 3) моментов сил и количества движения. С. скоростей и ускорений. При разложении движения точки или твердого тела на составляющие движения и при соединении нескольких движений (см. Соединение движений) является… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Книги

Золотой теленок , Ильф Илья Арнольдович , Петров Евгений Петрович , Илья Ильф (Илья Арнольдович Файнзильберг, 1897 - 1937) и Евгений Петров (Евгений Петрович Катаев, 1903 - 1942), поняв, что потенциальное содержание образа хитроумного жулика Остапа Бендера не… Категория: Классическая отечественная проза Серия: Литературные шедевры Издатель: Проф-Издат ,
Диалектика общественной консолидации , Пастухов В. , В книге даётся оригинальная концепция развития российского общества, его восходящее структурирование происходит в результате разрешения горизонтальных противоречий, тогда как нисходящая… Категория:

Физика. 7 класс

Тема: Взаимодействие тел

Урок 21. Сложение сил

Юдина Н.А., учитель физики высшей категории ЦО №1409, финалист городского конкурса «Учитель года» (Москва, 2008)

27.10.2010 г.

Сложение сил - результирующая сила, равнодействующая сила

Добрый день.

Сегодня двадцать первый урок.

Раздел «Взаимодействие тел». И сегодня мы познакомимся со способом сложения сил, когда на тело действует не одна, а сразу несколько сил, равнодействующая сила или результирующая сила.

Давайте обратимся к примеру. К пружине мы подвесим два груза, масса каждого из которых 100 г. Итак, суммарная масса получившегося тела 200 г.

Это значит, что сила тяжести, которая действует на это получившееся тело, 2 Н. Давайте попробуем изобразить эту силу тяжести в масштабе графически.

Рисунок

Масштаб выбран 1Н – это единичный отрезок. Тогда сила тяжести, действующая на тело, =.

Теперь мы попробуем прикрепить еще один груз массой 100 г.

Как мы видим, пружина растянулась. Динамометр показывает нам общую силу 3Н.

Изобразим еще раз силу, действующую на первые два груза.

Затем добавим силу тяжести, действующую на дополнительный груз, .

Обратите внимание, что обе силы направлены вдоль одной прямой в одну сторону. Равнодействующая сила, найдём её, для этого необходимо сложить модули этих сил R=F1+F2.

Направление равнодействующей будет в ту же сторону, куда и были направлены обе силы.

А теперь обратимся к примеру, который позволит разобрать ситуацию, когда силы направлены в разные стороны.

Итак, две команды перетягивают канат. Суммарная сила одной команды составляет =500 Н. Суммарная сила второй команды составляет =700 Н.

Масштаб: 100 Н.

Я выбрала масштаб – единичный отрезок соответствует 100 Н.

И тогда на рисунке четко видно: 5 единичных отрезков – сила первой команды составляет 500 Н; 7 единичных отрезков – сила действия второй команды составляет 700 Н. На рисунке видно, что эти две силы направлены в разные стороны вдоль одной прямой. Для того чтобы найти равнодействующую этих двух сил, необходимо из большей по модулю силы вычесть меньшую по модулю силу R= F2- F1, и направление результирующей силы будет в сторону большей силы.

На чертеже мы можем указать название: – результирующая или равнодействующая сила.

В случае, когда на тело действует не одна, а несколько сил сразу, необходимо найти их равнодействующую.

Необходимо также помнить, что если на тело действует несколько сил, но, как в данном случае, эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, сила тяжести, действующая на эти грузы к земле, вниз, и сила упругости, действующая вверх, – эти силы равны по модулю и противоположны по направлению.

В этом случае тело будет либо покоиться, либо оно может двигаться равномерно и прямолинейно.

Спасибо. До свидания.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: формирования новых знаний.

Методы работы на уроке: исследовательский метод.

Цели урока:

Обучающая: показать связь изучаемого материала с реальной жизнью на примерах; ознакомить учащихся с понятием равнодействующей силы;
Развивающая: формирование навыков работы с приборами; совершенствовать навыки групповой работы;
Воспитательная: воспитывать трудолюбие, точность и четкость при ответе, умение видеть физику вокруг себя.

Оборудование: динамометр (пружинный, демонстрационный), тела различной массы, тележка, пружина, линейка, мульти-медиа проектор. Карточка самостоятельной работы.

Ход урока

1. Целеполагание

– Какое понятие мы изучаем уже несколько уроков?

– Хотели бы узнать о силе больше? А что именно?

2. Повторение

Назовите, что вы знаете о силе?
Какое значение она имеет в жизни? Для чего предназначена?
Какие силы в природе существуют?

– Покажем действие сил на автомобиль. На тело может действовать не одна, а несколько сил.

– Приведите примеры, в которых на тело действует несколько сил.

3. Формирование новых знаний

Проведем эксперимент:

К пружине один под другим подвесим два груза (а), отметим длину, на которую растянулась пружина. Снимем эти грузы, заменим одним грузом (б), который растягивает пружину на такую же длину. Сделаем вывод, что существует сила, которая производит такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей .

Обозначение этой силы – R , единицы измерения – 1 Н .

Заполните таблицу.

4. Закрепление изученного материала

– Решение задач на равнодействующую. (В презентации )

– Самостоятельная работа на нахождение различных сил.

Самостоятельная работа «Сила. Равнодействующая»

5. Домашнее задание: п. 29, отв. на вопросы, упр. 11 (1, 2, 3 письм.).

Как правило, движение точечного тела с ускорением в ИСО происходит при действии нескольких тел. Например, пусть тележка движется с ускорением по реальной горизонтальной дороге. На нее оказывает действие человек, который толкает тележку, и дорога, которая тормозит движение тележки. Изучая движение тела при действии на него нескольких тел, Ньютон пришел к двум выводам:

1. Действия, которые оказывают на точечное тело другие тела, не зависят друг от друга.
2. Силы, характеризующие эти действия, можно складывать.

Сформулируем правила сложения сил, действующих на точечное тело вдоль одной прямой.

1. Если на точечное тело действуют две силы F 1 и F 2 , направленные в одну сторону (рис. 73), то их действие равно действию одной силы F. При этом:

2. Если на точечное тело действуют две силы F 1 и F 2 , направленные в противоположные стороны (рис. 74, а, б), то их действие равно действию силы F, которая:

Если на точечное тело действуют три силы (или больше), то вначале нужно сложить две из них. Потом к полученной в результате силе прибавить третью силу и т. д.

Из правила 2 можно сделать очень важный вывод: если на точечное тело действуют только две равные по модулю, но противоположно направленные силы, то общее действие этих сил равно нулю (рис. 75). В этом случае говорят, что силы F 1 и F 2 компенсируют (уравновешивают) друг друга. Понятно, что тогда ускорение этого тела в инерциальной системе отсчета будет равно нулю и его скорость будет постоянной. Это значит, что тело будет покоиться в данной ИСО или двигаться равномерно прямолинейно.

Верно и обратное утверждение:
если тело в инерциальной системе отсчета движется равномерно прямолинейно или покоится, то либо на тело не действуют никакие другие тела, либо сумма действующих на тело сил равна нулю.

Отметим, что в этом случае экспериментально невозможно определить, какое из этих двух условий выполняется: равна ли нулю сумма всех действующих на точечное тело сил, или на него вообще ничто не действует.

Точно так же экспериментально невозможно различить, действуют ли на точечное тело одна сила F, или на это тело действуют несколько сил, сумма которых равна F.

Используем правила сложения сил для выработки рецепта измерения силы.

Прежде всего введем эталон силы. Для этого выберем конкретную пружину. Растянем ее на определенную величину и прикрепим к телу. Будем считать, что в этом случае на тело со стороны пружины действует сила, модуль которой равен единице (рис. 76). В результате тело приобретет ускорение в ИСО.

Чтобы этого не произошло, присоединим к этому телу вторую пружину с противоположной стороны, как показано на рис. 77. При этом вторую пружину растянем таким образом, чтобы ее действие уравновесило (скомпенсировало) действие первой (эталонной) пружины. Тогда тело, на которое одновременно действуют обе пружины, будет оставаться в покое. Следовательно, модуль силы, с которой действует на тело вторая пружина, будет в точности равен модулю силы единичной величины. Зафиксируем растяжение второй пружины. растянутая до такой длины, она тоже станет эталоном силы. Таким образом, можно получить сколько угодно эталонов силы.

Создадим силу, модуль которой равен, например, половине единицы силы. Для этого уравновесим действие на тело эталонной пружины двумя одинаковыми пружинами, растянутыми на одну и ту же длину (рис. 78). При этом модуль силы, с которой действует на тело любая из двух одинаковых пружин, будет равен модулю половины единицы силы.

Аналогичным образом можно создать силу, модуль которой в заданное число раз (например, в 3, 10 и т. д.) меньше модуля единицы силы.

Так мы можем создать набор пружин, которые при известных растяжениях действуют с разными силами. Теперь для нас не составит труда измерить модуль любой неизвестной силы. Для этого будет достаточно уравновесить ее действие действием соответствующего набора пружин. Пример такого измерения показан на рис. 79. Измеренная таким способом сила, во-первых, равна по модулю сумме модулей сил, создаваемых набором пружин, и, во-вторых, направлена в сторону, противоположную направлению их действия.

Итоги

Правила сложения сил, действующих на тело вдоль одной прямой.

1. Если на точечное тело действуют две силы F 1 и F 2 , направленные в одну сторону, то их действие равно действию одной силы F. При этом:
– сила F направлена в ту же сторону, что и силы F 1 и F 2 ;
– модуль силы F равен сумме модулей сил F 1 и F 2 .

2. Если на точечное тело действуют две силы F 1 и F 2 , направленные в противоположные стороны, то их действие равно действию силы F, которая:
– направлена в сторону большей по модулю силы;
– имеет модуль, равный разности модулей большей и меньшей сил.

Если сумма всех сил, действующих на точечное тело, равна нулю, то говорят, что эти силы уравновешивают (компенсируют) друг друга. В этом случае тело в ИСО движется равномерно прямолинейно или покоится, т. е. не изменяет своего механического состояния.

Для измерения неизвестной силы ее действие надо уравновесить (скомпенсировать) действием набора эталонных пружин.

Вопросы

Сформулируйте правила сложения сил, действующих вдоль одной прямой.
В каком случае говорят, что силы уравновешивают друг друга?

Упражнения

1. Определите, чему равна и куда направлена сумма двух действующих на точечное тело сил, если первая сила направлена в положительном направлении оси X, а вторая – в противоположном направлении. Модули сил, измеренные в эталонных единицах, равны: |F 1 | = 3, |F 2 | = 5.

2. Определите, чему равна и куда направлена сумма трех действующих на точечное тело сил, если первая сила направлена в положительном направлении оси X, а вторая и третья – в противоположном направлении. Модули сил, измеренные в эталонных единицах, равны: |F 1 | = 30, |F 2 | =5, |F 3 | = 15.

3. Найдите, чему равна и куда направлена сила F, действующая на точечное тело, если сумма трех действующих на это тело сил F, F 1 и F 2 равна нулю. При этом F 1 направлена в положительном направлении оси Х, а F 2 – в противоположном направлении. Модули сил, измеренные в эталонных единицах, равны: |F 1 | = 30, |F 2 | = 5.

4. Лежащий на дороге камень (рис. 80) неподвижен в системе отсчета, связанной с Землей. Ответьте на вопросы:
а) чему равна сумма сил, действующих на камень?
б) изменяется ли со временем скорость (равно ли нулю ускорение) камня в системе отсчета, связанной:
– с прямолинейно равномерно едущим по дороге автобусом;
– с ускоряющимся относительно дороги автомобилем;
– с шишкой, которая свободно падает с дерева с ускорением g?
в) какие из этих систем отсчета являются инерциальными, а какие – неинерциальными?

Сложение сил производят, используя правило сложения векторов. Или так называемое правило параллелограмма. Так как сила изображается в виде вектора, то есть это отрезок, длинна которого показывает числовое значение силы, а направление указывает направление действия силы. То складывают силы, то есть вектора, с помощью геометрического суммирования векторов.

С другой стороны сложение сил это нахождение равнодействующей нескольких сил. То есть когда на тело действует несколько разных сил. Разных как по величине, так и по направлению. Необходимо найти результирующую силу, которая буде действовать на тело в целом. В этом случае можно силы складывать попарно использую правило параллелограмма. Сначала складываем две силы. К их равнодействующей прибавляем еще одну. И так до тех пор, пока не сложатся все силы.

Рисунок 1 - Правило параллелограмма.

Правило параллелограмма можно описать так. Для двух сил выходящих из одной точки, и имеющих между собой угол отличный от нуля или 180 градусов. Можно построить параллелограмм. Путем переноса начала одного вектора в конец другого. Диагональ этого параллелограмма и будет равнодействующей этих сил.

Но также можно использовать и правило многоугольника сил. В этом случае выбирается начальная точка. Из этой точки выходит первый вектор силы действующей на тело, далее к его концу добавляется следующий вектор, методом параллельного переноса. И так далее до тех пор, пока не будет получен многоугольник сил. В конце концов, равнодействующей всех сил в такой системе будет вектор, проведенный из начальной точки в конец последнего вектора.

Рисунок 2 - Многоугольник сил.

В случае если тело движется под действием нескольких сил приложенных к разным точкам тела. Можно считать, что оно движется под действием равнодействующей силы приложенной к центру масс данного тела.

Наряду со сложением сил, для упрощения расчетов движения, применяется и метод разложения сил. Как видно из названия, суть метода заключается в том, что одну силу, действующую на тело, раскладывают на составляющие силы. В этом случае составляющие силы оказывают на тело такое же воздействие, как и изначальная сила.

Разложение сил также производится по правилу параллелограмма. Они должны выходить из одной точки. Из той же точки, из которой выходит разлагаемая сила. Как правило, разлагаемую силу представляют в виде проекций на перпендикулярные оси. К примеру, как сила тяжести и сила трения, действующие на брусок, лежащий на наклонной плоскости.

Рисунок 3 - Брусок на наклонной плоскости.