Sily-v-mehanike-ot-prityazheniya-do-treniya

1.

Силы в механике: от
притяжения до трения
Краткое визуальное введение: набор фундаментальных сил, которые управляют
движением тел и проектированием в инженерии. Цветовая акцентная палитра:
#E851B2, #FFE1F7, #FFB6B3, #FF80BA.

2.

Сила притяжения —
фундаментальная гравитация
Сила, с которой любые массы притягиваются друг к другу. Закон Ньютона: F =
G·m1·m2 / r^2 — сила убывает с квадратом расстояния. Направление: к центрам
масс (на Земле — к центру планеты).
Практическое значение: орбиты
спутников, течения океанов, падение
предметов. Малые объекты на
поверхности Земли испытывают
практически постоянное ускорение g ≈
9.81 м/с².

3.

Сила тяжести и вес тела — в чем
разница?
1
2
Сила тяжести
Вес тела
Гравитационная сила,
Сила, с которой тело
действующая на массу: F = m·g.
воздействует на опору или подвес
Вектор направлен к центру
— равна реакции опоры в статике.
планеты.
Может изменяться при ускорениях.
3
Различия в движении
В лифте, на центрифуге или в самолете при разгоне вес меняется: перегрузки
(>g) или невесомость (~0g).

4.

Иллюстрация: вес на весах в лифте
Вес измеряется силой, с которой человек действует на опору. При ускорении вверх вес увеличивается, при ускорении вниз —
уменьшается; при свободном падении — ощущается невесомость.

5.

Сила реакции опоры — ответная сила
Реакция опоры (N) возникает при соприкосновении тела с
поверхностью. Направлена перпендикулярно поверхности и
компенсирует нормальную составляющую веса в покое. В динамике N
меняется в зависимости от ускорений и угла поверхности.
Направление: нормаль к поверхности
В статике: N = mg (на горизонтальной плоскости)
На наклонной плоскости: N = mg·cos(α)

6.

Сила упругости — сопротивление деформации
Упругая сила появляется в результате деформации: растяжения, сжатия
или изгиба. Для небольших деформаций применяется закон Гука: F = −k·x —
сила пропорциональна смещению и направлена в сторону восстановления
формы.
k — жёсткость (Н/м)
x — величина деформации (м)
Энергия упругости: ½ k x²

7.

Сила трения — сопротивление
движению
Происхождение
Возникает при соприкосновении поверхностей из-за неровностей и
микродеформаций.
Виды трения
Трение покоя (не даёт сдвинуть тело)
Трение скольжения (против направления движения)
Трение качения (меньше скольжения, важно в подшипниках, колёсах)
Формула (приближённо)
Fтр = μ·N, где μ — коэффициент трения, N — нормальная сила. μ зависит от
материалов и состояния поверхности.

8.

Микроскопический вид шероховатостей
поверхностей
Трение — результат взаимодействия микрошипов и деформаций на контакте. Смазки, полировка и материалы уменьшают μ;
шины и сцепление используют контролируемое трение для безопасности.

9.

Взаимодействие сил: тело на
наклонной плоскости
Анализ: вес раскладывается на две составляющие — параллельную плоскости
(mg·sinα) и нормальную (mg·cosα). Нормальная составляющая
уравновешивается реакцией опоры; трение Fтр ≤ μ·N препятствует
скольжению.
01
02
1. Разложение веса
2. Нормальная сила
Определяем компоненты mg·sinα и
N = mg·cosα — основа для расчёта
mg·cosα.
трения.
03
3. Решение о движении
Если mg·sinα > μ·N — тело скользит; иначе — покоится.

10.

Итоги: понимание сил — ключ к механике и инженерии
Силы — векторы
Каждая сила имеет направление, величину и точку приложения — важно при расчётах равновесия и динамики.
Тяжесть ≠ вес
Разница проявляется при ускорениях — учитывайте в задачах и инженерных расчётах.
Упругость и реакция
Упругие силы и реакция опоры определяют прочность конструкций и поведение систем при нагрузке.
Трение — фактор безопасности
Контроль трения важен для движения, износа и энергоэффективности — материал и покрытие решают многое.
Дальнейшие шаги: практические примеры, решения задач и измерения — для закрепления понимания и применения в инженерной практике.