.
(21.2)
Зависимость (21.2) называют законом изменения силы. В ряде случаев сила зависит от одного из своих аргументов. Примером силы, зависящей от положения точки, является сила всемирного тяготения; силы, зависящей от скорости – сила сопротивления среды (воздуха, воды и т.п.), силы, зависящей от времени – периодическая сила, вызывающая вибрацию электродвигателя.
Измерение силы
производится статическими и динамическими методами. Статический метод основан
на уравновешивании измеряемой силы другой, заранее известной. Он осуществляется
с помощью прибора, называемого динамометром. Обычно им служит пружинный динамометр.
По растяжению пружины, отмеченному на шкале прибора, и определяется величина
растягивающей силы. Градуировка шкалы осуществляется с помощью эталона силы. За
эталон принимают 1 килограмм – вес на уровне моря и на широте платиново-иридиевого образца.
Динамический же метод измерения силы основан на использовании законов динамики.
Хотя сила и служит важным понятием механики, она не является необходимым элементом всякой механической теории. Вместо силы за основное понятие можно взять энергию (как поступают в аналитической механике). Можно вообще устранить силу из числа основных понятий (как это сделано в механике Г.Герца). Тем не менее представление о силах является привычной и удобной формой описания взаимодействия материальных тел. Этим и объясняется широкая распространенность механических теорий, оперирующих силовыми категориями.
2°. Гравитационная масса.
С помощью
эталона силы можно ввести и внутреннюю характеристику тела. Использование динамометра
для измерения веса в различных точках земной поверхности показало его
зависимость от широты места. Вес
слегка возрастал при движении от экватора
к полюсу.
С другой
стороны, измерение ускорения свободного падения тел
о небольших высот показало, что оно на заданной широте одинаково для всех тел и
зависит только от широты:
, несколько возрастая
при смещении от экватора к полюсу.
Сопоставление
результатов измерений весов тел и ускорений их свободного падения дало
возможность установить следующий фундаментальный факт: отношение веса на данной
широте к ускорению свободного падения на той же широте не зависит от широты
места и характеризует само тело. Это отношение называют массой тела и обозначают
через :
.
(21.3)
Определенную
таким образом массу тела называют гравитационной. Масса является скалярной,
существенно положительной величиной . Она является важной (для
материальной точки – единственной) характеристикой тела. При объединении двух
тел (с массами
) в одно тело, его масса
равна сумме составляющих масс:
.
Сила и масса являются основными понятиями динамики; все другие зависящие от них величины называют динамическими в отличие от кинематических величин, зависящих от расстояний и времени.
22. Основные законы механики.
1°. Инерциальные системы отсчета.
В механике всякое движение тела рассматривается относительно определенной системы отсчета. С кинематической точки зрения выбор этой системы не является существенным, ибо в каждой из них способы описания движения тела одни и те же.
В динамике дело обстоит иначе. Основной задачей динамики является установление законов, управляющих движением тел. Опыт показывает, однако, что эти законы в различных системах отсчета вообще различны. Естественно поэтому отдать предпочтение тем из них, где законы движения имеют наиболее простой вид. Принимается, что такими системами являются так называемые инерциальные системы отсчета, в которых не подверженное действию сил тело движется равномерно и прямолинейно (т.е. по инерции). Именно в таких системах формулируются основные законы механики.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.