Равнодействующая сила и движение тела под действием нескольких сил в физике с примерами

Равнодействующая сила и движение тела под действием нескольких сил:

Обычно на любое движущееся тело действует не одно, а сразу несколько окружающих тел. Например, когда тянем брусок по линейке, то брусок взаимодействует и с рукой (сила тяги), и с Землёй (сила тяжести), и с поверхностью линейки (сила трения скольжения, сила реакции опоры). В этом случае общее действие на тело нескольких сил можно заменить равнодействующей силой.

Силу, которая оказывает на тело такое же действие, как и несколько отдельных сил, одновременно приложенных к нему, называют равнодействующей силой.

Равнодействующую силу определяют в зависимости от направлений и значений отдельных составляющих сил.

Если к телу приложены две силы 

Если к телу приложены две силы   и  направленные вдоль одной прямой, но в разные стороны, то, когда больше, чем , их равнодействующая   равна разности этих сил, а её направление совпадает с направлением большей по значению приложенной силы (рис. 88):
      

Если в этом случае , то их равнодействующая равна нулю, т. е. силы и уравновешивают, или компенсируют друг друга. Поэтому покоящееся тело таким и останется, а движущееся будет продолжать двигаться прямолинейно и равномерно с начальной скоростью.

Как будет двигаться тело, если на него будут действовать одновременно несколько сил

Опыт 1. Положим брусок на стол (рис. 89).

На него действуют две силы: сила тяжести и сила реакции опоры . Эти силы одинаковы по значению, но противоположны по направлению, поэтому, их равнодействующая, или результирующая сила равна нулю.

Опыт 2. Будем тянуть брусок с помощью нити или динамометра по поверхности стола (рис. 90, а). В этом случае на тело будут действовать такие силы: сила тяжести , сила реакции опоры N, сила тяги  и сила трения .

Если  и , то тело будет двигаться равномерно, т. е. скорость тела не будет изменяться со временем.

Если , а сила тяги  больше силы трения то при движении тела его скорость будет возрастать со временем, т. е. тело будет двигаться неравномерно (рис. 90, б).

• Заказать решение задач по физике

Опыт 3. Толкнём брусок так, чтобы он двигался по поверхности стола. На него будут действовать сила тяжести , сила реакции опоры N и сила трения . Поскольку , то они компенсируют друг друга, и влиять на движение бруска будет только сила трения (рис. 91). Поскольку сила трения всегда направлена против движения, то брусок со временем остановится, что и наблюдаем на опыте.    

В зависимости от значения равнодействующей силы, тело может находиться в состоянии покоя, двигаться равномерно или неравномерно.

Пример решения задачи

Пример №1

Можно ли взвесить брусок весом 8 Н. если имеются только два одинаковых динамометра, рассчитанных на измерение силы 4 Н?

Ответ: можно. Нужно укрепить оба динамометра рядом на одном уровне, а брусок подвесить сразу к обоим крючкам. При условии полного растяжения пружин динамометров к бруску будут приложенные две силы упругости по 4 Н каждая вдоль одной прямой, направленные вверх. Их равнодействующая будет равна 8 Н и уравновесит силу тяжести, действующую на брусок.

Пример №2

Каково назначение насечек на рабочих поверхностях плоскогубцев?

Ответ: за счёт насечек возрастает трение между деталью и рабочими поверхностями плоскогубцев, что обеспечивает надёжное удержание детали во время работы.

Пример №3

Стальное тело массой 50 кг тянут по льду. Какая сила трения возникает при этом?

Дано:

= 50кг

= 9,81

= 0,02

= ?

Решение:

Чтобы определить силу трения, воспользуемся формулой

.     

Ответ:  = 9,81 Н.