Доклад на тему кинематика и динамика

Обновлено: 17.05.2024

Движение и взаимодействие физических тел подчиняются строгим законам, по которым существует наша Вселенная. Описанию и обоснованию этих законов посвящена механика – раздел физики, позволяющий рассчитывать и предсказывать движение физических тел, исходя из их основных параметров и действующих на эти тела сил. В механике рассматриваются идеальные объекты:

· материальная точка – объект, основной характеристикой которого является масса, но размеры не учитываются;

· абсолютно твёрдое тело – заполненный веществом определённый объём, форма которого не изменяется ни при каких воздействиях, а между любыми двумя точками внутри этого объёма всегда сохраняется одно и то же расстояние;

· сплошная деформируемая среда – состояние вещества в конечном объёме либо в неограниченном пространстве, в котором расстояния между произвольно взятыми точками могут изменяться в результате внешних воздействий.

Механика рассматривает законы движения, когда с течением времени изменяется либо положение одного тела относительно другого, либо взаимное расположение частей одного тела. Время, масса и расстояние для механики являются базовыми величинами.

Теоретическую механику подразделяют на статику, кинематику и динамику.

Статика изучает свойства сил и условия равновесия тел под действием сил.




Основным объектом в статике является тело или материальная точка, находящаяся в состоянии равновесия, т.е. неподвижно либо движется в рассматриваемой инерциальной системе координат равномерно и по прямой линии. Ограничивающими факторами для тела, находящегося в равновесии, служат внешние силы, которые на него воздействуют, а также другие тела, называемые связями..

Кинематика рассматривает движение тел как перемещение в пространстве; характеристики тел и причины, вызывающие движение, не рассматриваются.




Движение в кинематике описывается исключительно математическими средствами, для чего используются алгебраические и геометрические методы, матанализ и т.д. При этом в классической кинематике не рассматриваются причины, по которым происходит механическое движение тел, а характеристики, присущие движению, считаются абсолютными, т.е. на них не влияет выбор системы отсчёта. Помимо классической, существует релятивистская механика, которая рассматривает общее понятие пространства-времени с инвариантными интервалами.

Динамика изучает движение тел под действием сил.

Значительный вклад в развитие динамики внёс британский учёный Исаак Ньютон, сформулировавший три своих знаменитых закона, которые описывают взаимодействия сил, и фактически ставший родоначальником классической динамики. Эта дисциплина изучает закономерности движения при скоростях, ограниченных интервалом от долей одного миллиметра в секунду до десятков километров в секунду. Однако при рассмотрении движения сверхмалых объектов (элементарных частиц) и сверхвысоких скоростей, приближающихся к скорости света, законы классической динамики перестают действовать.

Теоретическая механика изучает законы движения некоторых абстрактных абсолютно твердых тел:

материалы и форма тел существенного значения не имеют;

при движении абсолютно твердое тело не деформируется и не разрушается.

В случае, когда размерами тела можно пренебречь, тело заменяют материальной точкой.

Понятие о силе и векторе силы

Сила — это мера механического взаимодействия материальных тел между собой. Силы могут вызвать движение тела, либо (если движение невозможно – например, тело закреплено) его деформацию, т.е. изменение формы тела и размеров.

Для определения величины силы используют динамометры (силомеры):

Величины, встречающиеся в физике, механике и др. смежных с ними дисциплинах, делят на величины скалярные и величины векторные.

Скалярные величины характеризуются только своим численным значением (положительным или отрицательным): температура, время, объем, масса, энергия

Векторные величины характеризуются не только численным значением (модулем), но и направлением: сила, скорость, ускорение и др.

Cила есть величина векторная, характеризующаяся точкой приложения (А), направлением (линией действия), величиной (модулем)

Совокупность сил, действующих на какое-либо тело, называют системой сил.

Уравновешенной (эквивалентной нулю) системой сил называется такая система, которая, будучи приложенной к телу, не изменяет его состояния.

Систему сил, действующих на тело, можно заменить одной равнодействующей, действующей так, как система сил.

Все теоремы и уравнения статики выводятся из нескольких исходных положений. Эти положения называют аксиомами статики.

Равнодействующая двух сил, приложенных в одной точке, приложена в той же точке и является диагональю параллелограмма, построенного на этих силах как на сторонах.

Вместо параллелограмма можно построить треугольник сил: силы вычерчивают одну за другой в любом порядке; равнодействующая двух сил соединяет начало первой силы с концом второй.

Несмотря на то., что как и в первой аксиоме, силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в разные стороны, они не уравновешиваются, т.к. силы действующие и противодействующие в данном случае всегда приложены к разным телам, причем в отличие от первой аксиомы, таких сил может быть несколько и, безусловно, они не будут уравновешены.

Основы статики, кинематики и динамики

Статика.

Остановимся на основных понятиях статики, которые вошли в науку как результат многовековой практической деятельности человека.

Одно из таких основных понятий — понятие мате­риальной точки. Тело можно рассматривать как мате­риальную точку, т. е. его можно представить геометри­ческой точкой, в которой сосредоточена вся масса тела, в том случае, когда размеры тела не имеют значения в рассматриваемой задаче. Например, при изучении дви­жения планет и спутников их считают материальными точками, так как размеры планет и спутников пренебре­жимо малы по сравнению с размерами орбит. С другой стороны, изучая движение планеты (например, Земли) вокруг оси, ее уже нельзя считать материальной точкой. Тело можно считать материальной точкой во всех слу­чаях, когда при движении все его точки имеют одинаковые траектории.

Системой называется совокупность материальных то­чек, движения и положения которых взаимозависимы. Из этого следует, что любое физическое тело можно рассматривать как систему материальных точек.

При изучении равновесия тела считают абсолютно твердыми, недеформируемыми (или абсолютно жесткими), т. е. предполагают, что никакие внешние воздействия не вызывают изменения их размеров и формы и что расстояние между любыми двумя точками тела всегда остается неизменным. В дей­ствительности все тела под влиянием силовых воздей­ствий со стороны других тел изменяют свои размеры и форму. Так, если стержень, например, из стали или дерева, сжать, его длина уменьшится, а при растяжении она соответственно увеличится. Изменяется также форма стержня, лежащего на двух опорах, при действии нагрузки, перпендикулярной его оси. Стержень при этом изгибается.

В подавляющем большинстве случаев деформации тел (деталей), из которых состоят машины, аппараты и соору­жения, очень малы, и при изучении движения и равнове­сия этих объектов деформациями можно пренебречь. Таким образом, понятие абсолютно твердого тела является условным (абстракцией). Это понятие вводят с целью упрощения исследования законов равновесия и движения тел. Лишь изучив механику абсолютно твер­дого тела, можно приступить к изучению равновесия и движения деформируемых тел, жидкостей и др. При рас­четах на прочность, рассматриваемых после изучения статики абсолютно твердого тела, необходимо учитывать деформации тел. В этих расчетах деформации играют существенную роль и пренебрегать ими нельзя.

Кинематика.

Кинематикой называют раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин, его вызывающих.

Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Механическое движение относительно. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным. Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называют телом отсчета.

Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в любой момент времени.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.

В системе СГС (Сантиметр, грамм, секунда) приняты соответственно сантиметр и секунда.

Всякое тело имеет определенные размеры. Различные части тела находятся в разных местах пространства. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела.

Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать его материальной точкой. Так можно поступать, например, при изучении движения планет вокруг Солнца.

Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, называется материальной точкой.

Понятие материальной точки играет важную роль в механике.

Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело (материальная точка) описывает некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.

Положение материальной точки в пространстве в любой момент времени (закон движения) можно определять либо с помощью зависимости координат от времени x = x (t), y = y (t), z = z (t) (координатный способ), либо при помощи зависимости от времени радиус-вектора (векторный способ), проведенного из начала координат до данной точки.

Динамика.

Если в кинематике только описывается движение тел, то в динамике изучаются причины этого движения под действием сил, действующих на тело.

Динамика – раздел механики, который изучает взаимодействия тел, причины возникновения движения и тип возникающего движения. Взаимодействие – процесс, в ходе которого тела оказывают взаимное действие друг на друга. В физике все взаимодействия обязательно парные. Это значит, что тела взаимодействуют друг с другом парами. То есть всякое действие обязательно порождает противодействие.

Сила – это количественная мера интенсивности взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела целиком или его частей (деформации). Сила является векторной величиной. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы. Сила характеризуется тремя параметрами: точкой приложения, модулем (численным значением) и направлением. В Международной системе единиц (СИ) сила измеряется в Ньютонах (Н). Для измерения сил используют откалиброванные пружины. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Сила измеряется по растяжению динамометра.

Сила, оказывающая на тело такое же действие, как и все силы, действующие на него, вместе взятые, называется равнодействующей силой. Она равна векторной сумма всех сил, действующих на тело:

Формула Равнодействующая сила

Чтобы найти векторную сумму нескольких сил нужно выполнить чертеж, где правильно нарисовать все силы и их векторную сумму, и по данному чертежу с использованием знаний из геометрии (в основном это теорема Пифагора и теорема косинусов) найти длину результирующего вектора.

1. Сила тяжести. Приложена к центру масс тела и направлена вертикально вниз (или что тоже самое: перпендикулярно линии горизонта), и равна:

Формула Сила тяжести

где: g - ускорение свободного падения, m - масса тела. Не перепутайте: сила тяжести перпендикулярна именно горизонту, а не поверхности на которой лежит тело. Таким образом, если тело лежит на наклонной поверхности, сила тяжести по-прежнему будет направлена строго вниз.

2. Сила трения. Приложена к поверхности соприкосновения тела с опорой и направлена по касательной к ней в сторону противоположную той, куда тянут, или пытаются тянуть тело другие силы.

3. Сила вязкого трения (сила сопротивления среды). Возникает при движении тела в жидкости или газе и направлена против скорости движения.

4. Сила реакции опоры. Действует на тело со стороны опоры и направлена перпендикулярно опоре от нее. Когда тело опирается на угол, то сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности тела.

5. Сила натяжения нити. Направлена вдоль нити от тела.

6. Сила упругости. Возникает при деформации тела и направлена против деформации.

Обратите внимание и отметьте для себя очевидный факт: если тело находится в покое, то равнодействующая сил равна нулю.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.009)

Кинематика, динамика и статика в физике. Что это такое?

Одним из основополагающих разделов физики является механика – дисциплина, изучающая законы, согласно которым происходит движение тел, а также изменение параметров движения в результате влияния тел друг на друга.

Основными направлениями механики является изучение динамики, кинематики и статики. Подробному изучению этих наук специалисты посвящают всю жизнь, так как их положения лежат в основе наиболее важных общеинженерных дисциплин – теории механизмов, сопромата, деталей машин и др.

Что изучает теоретическая механика?

Движение и взаимодействие физических тел подчиняются строгим законам, по которым существует наша Вселенная. Описанию и обоснованию этих законов посвящена механика – раздел физики, позволяющий рассчитывать и предсказывать движение физических тел, исходя из их основных параметров и действующих на эти тела сил. В механике рассматриваются идеальные объекты:

  • материальная точка – объект, основной характеристикой которого является масса, но размеры не учитываются;
  • абсолютно твёрдое тело – заполненный веществом определённый объём, форма которого не изменяется ни при каких воздействиях, а между любыми двумя точками внутри этого объёма всегда сохраняется одно и то же расстояние;
  • сплошная деформируемая среда – состояние вещества в конечном объёме либо в неограниченном пространстве, в котором расстояния между произвольно взятыми точками могут изменяться в результате внешних воздействий.

Механика рассматривает законы движения, когда с течением времени изменяется либо положение одного тела относительно другого, либо взаимное расположение частей одного тела. Время, масса и расстояние для механики являются базовыми величинами.

Кинематика

Динамика

Значительный вклад в развитие динамики внёс британский учёный Исаак Ньютон, сформулировавший три своих знаменитых закона, которые описывают взаимодействия сил, и фактически ставший родоначальником классической динамики. Эта дисциплина изучает закономерности движения при скоростях, ограниченных интервалом от долей одного миллиметра в секунду до десятков километров в секунду. Однако при рассмотрении движения сверхмалых объектов (элементарных частиц) и сверхвысоких скоростей, приближающихся к скорости света, законы классической динамики перестают действовать.

Статика

В этой небольшой главе мы отнюдь не собираемся делать какого-либо, даже краткого, обзора принципов классической механики и, тем более, критически анализировать эту область физики. Для этого недостаточно было бы и целой книги; к тому же эти вопросы уже рассмотрены многими выдающимися учеными. Мы остановимся здесь лишь на некоторых вопросах, которые, на наш взгляд, представляют интерес в связи с излагаемым материалом.

Аналитическая механика состоит из двух разделов, носящих совершенно различный характер: кинематики и динамики, частным случаем которой является статика. Необходимо вкратце остановиться на этом разделении, поскольку оно основывается на предположениях, не оправдавших себя с точки зрения квантовой теории.

В самом деле, что же такое кинематика и почему ее изучают обычно прежде, чем динамику? Кинематика изучает движения тел, происходящие в трехмерном пространстве в течение какого-то времени и совершенно независимо от физических причин этого движения. На первый взгляд кажется вполне естественным предпослать изучению динамики изучение кинематики, ибо представляется совершенно логичным сначала изучить in abstracto различные виды движения в пространстве, а уж затем задаваться вопросом, по какой причине и следуя каким законам то или иное движение возникает в тех или иных условиях. Но этот кажущийся естественным путь в действительности покоится на одной гипотезе, в чем до последнего времени не отдавали себе ясного отчета даже наиболее выдающиеся умы. Действительно, математики, очевидно, вправе заниматься изучением перемещений в пространстве трех измерений в зависимости от параметра, который может быть идентифицирован со временем. Однако речь здесь идет о том, можно ли, как это без всякого анализа предполагалось, применять результаты этого абстрактного изучения к случаю реального движения физических объектов.

Классический переход от кинематики к динамике, по существу, содержит в себе гипотезу о том, что локализация физических объектов в некоторой абстрактной области трехмерного пространства и времени возможна вне зависимости от внутренних свойств самих физических объектов, например от их массы. Совершенно достоверно известно, что если оставаться в пределах нашего масштаба, то окружающие нас материальные тела с большой степенью точности могут считаться локализованными в пространстве и во времени. Именно это свойство тел и, в частности твердых, позволяет нам наглядно представить себе трехмерное пространство, в котором они перемещаются. Движение этих тел дает нам возможность точно определить время и способ его измерения. По этому оказывается вполне естественным, что методы аналитической механики с успехом применяют для изучения движения подобного рода материальных объектов. Однако распространение, без всяких оговорок, предположения о возможности локализации физических объектов в трехмерном пространстве и во времени на элементарные частицы материи, т е. на чрезвычайно легкие объекты, как это было сделано на заре развития атомной физики, – слишком смелая экстраполяция. В действительности, для этих элементарных объектов классические понятия пространства и времени не будут более справедливы, и мы сможем использовать их теперь лишь с ограничениями, которые и составляют наиболее своеобразные стороны квантовой теории. Ниже мы обсудим этот вопрос более подробно. Пока же нам достаточно указания, на какую гипотезу, заведомо справедливую только для объектов нашего масштаба, опирается метод изучения и описания движения материальных тел, вытекающий из классической механики.

2. Законы Ньютона и динамика материальной точки

2. Законы Ньютона и динамика материальной точки Приняв за основу возможность локализации физических объектов в пространстве и во времени, классическая механика начинает изучение законов движения с наиболее простого случая: с изучения законов движения материальной

3. Динамика системы материальных точек

3. Динамика системы материальных точек В динамике материальной точки поле сил предполагается заданным в каждой точке для каждого момента времени. Но в классической механике силовое поле, действующее на какую-либо материальную точку, само создается другими материальными

3. Релятивистская динамика

3. Релятивистская динамика Классические уравнения ньютоновой механики инвариантны относительно преобразования Галилея. И если рассматривать это преобразование как соотношение, отражающее истинную связь между координатами, измеряемыми двумя наблюдателями,

КИНЕМАТИКА

КИНЕМАТИКА Выше мы уже упоминали, что астрономическое направление кинематических исследований в средневековой Европе почти не развивалось.В эпоху Возрождения потребности естествознания и запросы техники, и особенно потребности астрономии, определяют особый интерес к

ДИНАМИКА

ДИНАМИКА Итак, в эпоху Возрождения были разрешены многие проблемы элементарной статики, значительные результаты получены в области кинематики. Динамика же фактически начинала делать только первые шаги.Базой для этих первых шагов было, как и ранее, критическое

3.5. Динамика тел в Главном поясе. Механизм переноса вещества в область планет земной группы

3.5. Динамика тел в Главном поясе. Механизм переноса вещества в область планет земной группы Главный пояс астероидов — образование, имеющее сложную динамическую структуру. Эта структура в основном определяется силами, действующими на малые тела в этой области со стороны

Основные физические понятия и величины, относящиеся к механике транспортного движения, их обозначения и единицы измерения. В расчетах, связанных с определением параметров движения поездов и работы локомотивов, используются известные из физики общие основные законы, понятия и величины, относящиеся к следующим ее разделам: механика (кинематика, статика и динамика); термодинамика и общая электротехника.
Эти понятия, законы и величины вводятся еще при изучении начального (общего) курса локомотивов. Но, тем не менее, необходимо здесь их кратко напомнить и привести наиболее распространенные обозначения и единицы измерения применяемых на транспорте физических величин и используемых в дальнейшем в данном учебнике.

МЕХАНИКА.

В любом одномерном поступательном движении координатами движущегося тела являются следующие величины.

  1. Путь (длина пройденного в движении пути, расстояние от начальной точки, начала координат) S, км.


Отрезок пути ∆S определяется как разность значений пройденного пути в начальной (1) и конечной (2) точках, а именно:

Все расстояния в транспортном движении обычно (за малыми исключениями) измеряются в километрах, км.

КИНЕМАТИКА.

Путь и время, по сути дела, даже не параметры движения, характеризующие его кинематику, а просто координаты движущегося тела по осям расстояния и времени его движения. Следующие две величины уже непосредственно являются кинематическими параметрами движения.

  1. Скорость движения v (малая, строчная буква), км/ч.

СТАТИКА И ДИНАМИКА.

Эти разделы механики связаны с действием сил. Поэтому здесь надо ввести понятия основных сил, действующих на поезд при его движении.
1. Вес (сила тяжести), кН.
Для разных объектов железнодорожного движения вес обычно обозначается по-разному:
-вес локомотива — Р;
-вес состава вагонов — Q;
-вес поезда — (P+Q),
-вес вагона — q.

  1. Нагрузки от оси (колесной пары) подвижного состава на рельсы, кН:

-локомотива — 2П;
-вагона — q0.
2П = Pln и q0 = qln, где п — число осей (колесных пар) соответственно локомотива и вагона.

  1. Горизонтальные силы, которые обычно по своей величине на порядок меньше вертикальных сил тяжести (веса) в железнодорожной практике измеряются в основных единицах силы — ньютонах, Н. Обозначаются они так:

-сила тяги — FK;
-сила сопротивления движению— WK;
-тормозная сила — Вт.
Значения подстрочных индексов при обозначении горизонтальных сил будут объяснены в последующем.

  1. Удельные горизонтальные силы представляют собой отношения соответствующих сил к общему весу всего поезда (P + Q), а именно:
  2. удельная сила тяги fK = FKl(P+Q); (1.3)
  3. удельная сила сопротивления wк = W (P+Q); (1.4)

Геометрические характеристики железнодорожного пути.

Перечень условных обозначений и единиц измерения физических величин, связанных с описанием движения поезда, необходимо дополнить конкретными геометрическими характеристиками участка железнодорожного пути, по которому осуществляется движение поезда. Это, в первую очередь, длины его элементов:
-длины участков пути, перегона, элементов продольного профиля участка пути — l, км;

На большой части железнодорожных линий России полезная длина приемо-отправочных путей станций (используемая для размещения поезда) составляет 1050 или 850 м. На линиях, подготовленных для обращения тяжеловесных и длинносоставных поездов, длина отдельных путей станций может составлять 1250 и 1700 м. На некоторых второстепенных участках могут сохраняться станции с длиной путей 720 м, которая была распространена ранее;

  1. длина криволинейного участка пути (длина кривой) — Sкр, м;
  2. радиус кривизны участка пути в плане (радиус кривой) — R, м;
  3. уклон элемента продольного профиля пути — i, %о.

Линейные размеры подвижного состава:

  1. длина локомотива — lл, м;
  2. длина вагона — lв, м;
  3. длина поезда — lп, м. lп = lл + Σ lв.

Помимо обозначений и единиц измерения напомним и основные законы (или аксиомы) механики, которые известны из физики как законы Ньютона:

  1. Тело (изолированная материальная точка) при отсутствии внешних сил (или при равенстве нулю их суммы) сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения.
  2. Ускорение материальной точки прямо пропорционально действующей на нее силе и обратно пропорционально ее массе.
  3. Действие равно противодействию.

Транспортное движение в пространстве

Транспортное движение в пространстве в общем случае, как уже указывалось, является трехмерным. В его процессе могут меняться во времени все три геометрические координаты транспортного средства.
Для водного (надводного, но не подводного) транспорта движение судов, очевидно, является двухмерным, то есть движением на плоскости, за которую обычно принимается поверхность Мирового океана. С некоторыми оговорками (о которых речь будет идти ниже) двухмерным можно посчитать и движение наземного транспорта.
Для железнодорожного транспорта с некоторыми условностями, упрощающими анализ, движение подвижного состава, направляемое рельсовым путем по его оси, можно рассматривать даже как одномерное.
Рассмотрим простейшие частные случаи одномерного прямолинейного транспортного движения.

Движение но горизонтальной поверхности.


В учебниках физики всегда рассматривается простейший пример прямолинейного движения тела по горизонтальной плоскости.
Тело (предмет) А лежит (рис. 1.3, а) на горизонтальной опорной поверхности Б (или плавает на поверхности жидкости). Сила тяжести (вес) тела Р = mg действует на опорную поверхность сверху вниз. Реакция опорной поверхности N (или выталкивающая сила жидкости) по закону равенства действия и противодействия равна силе тяжести по величине и противоположна по направлению.

Рис. 1.3. Силы, действующие на тело на горизонтальной поверхности: а — в состоянии покоя; 6 — в состоянии движения


Вследствие равенства величин и противоположности направлений сип, действующих на тело по вертикальной оси z, их сумма или равнодействующая равна нулю: тело находится в состоянии покоя. Поэтому по оси z никакого движения вообще быть не может (движение вниз ограничено опорной поверхностью, а вверх оно невозможно, так как сила реакции равна весу тела (N = Р) по третьему закону Ньютона всегда, и быть больше веса Р не может).
Таким образом, прямолинейное движение тепа в этих условиях в принципе возможно только по горизонтальной оси х (5), то есть может быть одномерным.
Тело А можно вывести из состояния покоя и привести его в движение по горизонтали, если приложить к нему внешнюю силу, направленную в сторону движения, например вправо. Потянем тело А вправо с силой F, например, при помощи гибкой нити (рис. 1.3,6).
Если сила F превысит по величине силу трения покоя между телом и поверхностью, то тело сдвинется с места и начнет перемещаться вправо. После начала движения препятствовать ему будет сила сопротивления движению W0, то есть в данном случае сила трения скольжения между предметом и поверхностью. По закону Кулона — Амонтона величина силы трения при скольжении прямо пропорциональна величине силы нормального давления, то есть силе тяжести Р, а именно W0 = Ρμ, где μ — коэффициент трения. В данном случае, это коэффициент трения скольжения, величина которого зависит от материалов и состояния трущихся поверхностей. В дальнейшем, если величина силы F будет продолжать оставаться больше W0 , равнодействующая этих сил, действующих на тело по горизонтали, будет направлена вправо, и движение тела будет ускоренным. Величина ускорения а тела по второму закону Ньютона прямо пропорциональна величине равнодействующей силы R= F-W0 и обратно пропорциональна массе т тела: а=(F-W0)/т.
Таким образом, движение тела по горизонтальной поверхности связано с наличием двух групп сил. Две вертикальные силы (тяжести и нормальная реакция опорной поверхности или пути) уравновешены. Поэтому движение и горизонтально: силой тяжести тело прижато к поверхности пути.
Две горизонтальные силы в общем случае не уравновешены. Сила сопротивления движению W0 появляется с момента начала движения, она объективна и не управляема. Ее величина не зависит от того, кто организует движение.
Величина силы полностью зависит от возможностей транспортного средства и определяется тем, кто им управляет. От ее величины и зависит характер движения. Поэтому силу F и называют движущей силой или силой тяги (в колесном транспорте).
Чтобы движение могло продолжаться, по крайней мере, необходимо соблюдать условие F= W0, что по первому закону механики может быть условием равномерного движения по линии действия этих сил.
Если F= W0 , то F= Рμ.
Разделим оба равенства почленно на вес тела Р и получим равенства удельных сил тяги и сопротивления:
(1.6)

И, следовательно, для возможности движения, как минимум, должно иметь место последнее равенство, обеспечивающее возможность равномерного движения физического тела.
Таким образом, возможность движения вообще всегда связана с необходимостью преодоления сил трения, которые являются силами сопротивления движению.
Перемещение тела на расстояние S по горизонтали (см. рис. 1.3, б) под действием приложенной к нему силы F связано с совершением механической работы A=FS.

Силы сопротивления движению.

Читайте также: