Ответ #1:
Для того чтобы количественно описать взаимодействие тел, определим новую физическую величину: сила – это мера взаимодействия тел. Сила – величина векторная.
Рассмотрим случай, когда точки приложения всех сил, действующих на тело, совпадают. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой. Когда все силы приложены в одной точке, то их все можно заменить равнодействующей.
Итак, при взаимодействии на тело действует сила – при этом тело может реагировать двумя способами – изменять размер и форму (деформироваться) или изменять скорость движения, т.е. испытывать ускорение. Деформации рассмотрим в разделе, посвященном силе упругости. Свойство тела сопротивляться изменению скорости под действием силы называется инертностью. Тела с различной инертностью под действием одной и той же силы, испытывают различное ускорение. Однако, для любого тела отношение силы, действующей на это тело, к ускорению тела – величина постоянная. Именно это отношение и характеризует инертность тела. Физическая величина, пропорциональная отношению силы, приложенной к телу, к ускорению тела называется массой. Масса – это мера инертности тела. Масса является скаляром. Единицей измерения массы в СИ является килограмм (кг) – это одна из основных единиц измерения СИ.
Плотность тела – это отношение массы тела к его объему. Плотность вещества – это отношение массы однородного тела, состоящего из данного вещества, к его объему. При одинаковых внешних условиях плотность вещества – величина постоянная для каждого вещества. Плотности веществ при стандартных условиях измерены и занесены в таблицы. Плотность обозначается греческой буквой ρ. Единицей измерения плотности в СИ является кг/м3.
Напрямую из определения массы следует второй закон Ньютона: в инерциальных системах отсчета ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело и обратно пропорционально массе
,
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц. В СИ k = 1, таким образом, второй закон Ньютона в СИ можно записать в виде
или
Так как масса – скаляр, то вектор ускорения имеет то же направление, что и вектор равнодействующей силы.
Единицей измерения силы в СИ является Ньютон (Н). Его размерность выводится из второго закона Ньютона
Пример-задача
На тело массой 2,5 кг действуют 2 силы, направленные перпендикулярно друг другу – и
. Чему равно ускорение тела?
Дано:m= 2,5 кг, ,
Найти:
Решение:
Построим равнодействующую силу по правилу параллелограмма.
Модуль равнодействующей силы по теореме Пифагора
По второму закону Ньютона модуль ускорения
Так как ускорение – вектор, нужно еще найти его направление.
Угол между ускорением и вектором равен
Ответ: 5 м/с2, под углом 37° к .