Многие из вас пользуются или пользовались обычной проводной компьютерной мышкой. Если такая проводная мышка рядом с вами, то посмотрите на нее (а если ее нет рядом — то представьте). Мы знаем, что, как и на все тела на Земле, на нее действует сила тяжести Fтяготения=mgF_{тяготения}=m\cdot g.

Почему же она не падает вниз, а находится в состоянии покоя? Мы помним из 1-го закона Ньютона, что в инерциальных системах тело может находиться в состоянии покоя, если на него не действуют никакие силы (не наш случай) или действие всех сил скомпенсировано. Значит, что-то компенсирует действие силы тяжести. Но что? Мы забыли, что мышка лежит на столе. Мышка, на которую действует сила тяжести mgm\cdot\vec{g}, в свою очередь давит на стол с силой, которую называют вес тела. Обычно вес тела обозначается P\vec{P}. Но из 3-го закона Ньютона мы знаем: с какой силой мышка давит на стол (мышка\rightarrowстол), с точно такой же по величине силой стол давит на мышку (стол\rightarrowмышка). Сила, с которой стол давит на мышку, называется силой реакции опоры. Чаще всего она обозначается N\vec{N}. Из 3-го закона Ньютона следует, что N=P.\vec{N}=-\vec{P}{.}

Заметьте, что сил три:

  • на тело действует сила тяжести mgm\cdot\vec{g}
  • из-за действия силы тяжести на мышку мышка давит на стол с силой P\vec{P} (вес тела)
  • и уже стол "отвечает" мышке на ее давление силой реакции опоры N\vec{N}.

Важно помнить, что хотя силы N\vec{N} и P\vec{P} связаны друг с другом и равны по модулю, но приложены они к разным телам. Еще раз:

  • вес тела P\vec{P} приложен к опоре (столу) со стороны мышки
  • сила реакции опоры N\vec{N} приложена к мышке со стороны стола как "ответ" стола на действие мышки.

Давайте посмотрим, насколько хорошо вы усвоили разницу между весом P\vec{P} и силой реакции опоры N\vec{N}. Попробуйте решить классическую задачу.

Чему равна равнодействующая веса P\vec{P} и силы реакции опоры N\vec{N}?

N\vec{N}

Ее не существует, поэтому ее нельзя найти

P\vec{P}

Равнодействующая равна нулю, поскольку N=P\vec{N}=-\vec{P}

Обратите внимание на то, что из равенства N=P\vec{N}=-\vec{P} следует, что N=PN=P, но не всегда эти силы равны mgm\cdot g. Подробнее об этом мы поговорим в следующих темах.

Тело в состоянии покоя может не лежать на столе, а, например, висеть на веревке.

Ту же компьютерную мышку можно было бы подвесить на ее же шнуре (если она у вас проводная). Ситуация очень похожа на случай с лежащей мышкой. Только в случае с висящей мышкой падать под действием силы тяжести ей не дает нить, а точнее — сила натяжения нити. Обычно ее обозначают буквой T\vec{T}.

Итак, в этой ситуации на мышку действует сила тяжести mgm\cdot\vec{g}. По этой причине мышка "тянет" нить с силой P\vec{P}, которую также называют весом тела. А уже нить тянет мышку с силой натяжения нити T\vec{T}.

В этом случае весом называют силу, с которой тело (мышка) растягивает нить подвеса. Вообще

вес — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает нить подвеса. 

Соответственно, если тело ни на что не давит и ничего не тянет — то оно находится в состоянии невесомости.

Каждый из вас может оказаться в состоянии невесомости, если (отметьте все правильные варианты)

подпрыгнет

разляжется на земле

встанет вниз головой на руках

окажется в космосе

все варианты правильные

Стоит сказать, что в обычной жизни очень часто понятие вес используется неправильно. "Какой у тебя вес?" "6060 кг". Так говорить неправильно. Вес — переменная величина. Она зависит от того, как вы двигаетесь. У вас вообще может не быть веса, если вы подпрыгнули. Или вес может быть очень большим (перегрузки при старте в космическом корабле — об этом в одной из следующих тем). Кроме того, вес — это сила. А потому измеряется она в Ньютонах. Если ваша масса 6060 кг, то ваш вес в неподвижном состоянии на опоре равен 600600 Ньютонам. Правильнее спрашивать: "Какова твоя масса?" Но так, конечно, делать никто не будет. Привыкли уже говорить по-другому.

Необходимо отметить, что не существует готовых формул для подсчета численных значений силы реакции опоры N\vec{N}, веса тела P\vec{P} и силы натяжения нити T\vec{T}. Не существует готовых формул наподобие закона всемирного тяготения или закона Гука. Эти силы (N\vec{N}, P\vec{P} и T\vec{T}) выражают через другие известные силы с помощью 2-го закона Ньютона. Но об этом позже — в другой, специальной, теме.

  • Понравилось?
    +3
  • 1