щодо опори або підвісу. Нехай тіло лежить на нерухомому відносно Землі горизонтальному столі (рис. 8). Систему відліку, пов'язану із Землею, будемо вважати інерціальній. На тіло діють сила тяжіння спрямована вертикально вниз, і сила пружності з якою опора діє на тіло. Силу називають силою нормального тиску або силою реакції опори. Сили, що діють на тіло, врівноважують один одного: Відповідно до третього закону Ньютона тіло діє на опору з деякою силою рівний по модулю силі реакції опори і спрямованої в протилежну сторону: За визначенням, сила і називається вагою тіла. З наведених вище співвідношень видно, що т. Е. Вага тіла дорівнює силі тяжіння, але ці сили прикладені до різних тіл!
Малюнок 8
Вага тіла і сила тяжіння.- Сила тяжіння, - сила реакції опори, - сила тиску тіла на опору (вага тіла).
Якщо тіло нерухомо висить на пружині, то роль сили реакції опори (підвісу) грає пружна сила пружини. По розтягуванню пружини можна визначити вагу тіла і рівну йому силу тяжіння тіла Землею.
Розглянемо тепер випадок, коли тіло лежить на опорі (або підвішене на пружині) в кабіні ліфта, що рухається з деяким прискоренням відносно Землі. Система відліку, пов'язана з ліфтом, не є інерціальній. На тіло раніше діють сила тяжіння і сила реакції опори але тепер ці сили не врівноважують один одного. За другим законом Ньютона
Сила діюча на опору з боку тіла, яку і називають вагою тіла, за третім законом Ньютона дорівнює Отже, вагу тіла в прискорено рухомому ліфті є
Нехай вектор прискорення направлений по вертикалі (вгору чи вниз). Якщо координатну вісь OY направити вертикально вниз, то векторне рівняння для можна переписати у скалярною формі:
=m (g - a).
У цій формулі величини P, g і a слід розглядати як проекції векторів, і на вісь OY. Так як ця вісь спрямована вертикально вниз, g=const gt; 0, а величини P і a можуть бути як позитивними, так і негативними. Нехай, для визначеності, вектор прискорення спрямований вертикально вниз, тоді a gt; 0 (рис. 9).
Малюнок 9
Вага тіла в прискорено рухомому ліфті. Вектор прискорення спрямований вертикально вниз. 1) a lt; g, P lt; mg; 2) a=g, P=0 (невагомість); 3) a gt; g, P lt; 0.
З формули (*) видно, що якщо a lt; g, то вага тіла P в прискорено рухомому ліфті менше сили тяжіння. Якщо a gt; g, то вага тіла змінює знак. Це означає, що тіло притискається ні до підлоги, а до стелі кабіни ліфта («негативний» вагу). Нарешті, якщо a=g, то P=0. Тіло вільно падає на Землю разом з кабіною. Такий стан називається невагомістю. Воно виникає, наприклад, в кабіні космічного корабля при його русі по орбіті при вимкнених реактивних двигунах.
Якщо вектор прискорення спрямований вертикально вгору, то a lt; 0 і, отже, вага тіла завжди буде перевищувати по модулю силу тяжіння. Збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом опори або підвісу, називають перевантаженням. Дія перевантаження відчувають космонавти, як при зльоті космічної ракети, так і на ділянці гальмування при вході корабля в щільні шари атмосфери.
Прояв сил інерції і сили Коріоліса на Землі
Серед сил інерції виділяють наступні:
· просту силу інерції
· відцентрову силу lt; # 21 src= doc_zip125.jpg / gt; щодо інерціальній системи К, то правило складання швидкостей буде виглядати:
Тоді для прискорення одержимий:
Де:
- прискорення матеріальної точки в системі К,
- прискорення матеріальної точки в системі К
- прискорення системи, щодо системи К
Помножимо всі члени формули на масу матеріальної точки m:
Або
І відразу бачимо, що сила, яка діє на матеріальну точку в системі, не дорівнює силі, що діє на цю ж матеріальну точку в системі К, як це було, коли обидві системи були інерційних.
Вони відрізняються на величину -, яка називається силою інерції:
Таким чином, в неінерціальної системи відліку з'явилася додаткова сила - сила інерції, і саме в цьому значенні слід розуміти заяву про те, що в неінерційній системах відліку закони механіки не діють.
Особливості сил інерції
1. На відміну від інших сил, сили інерції не є силами взаємодії. Не можна вказати тіло, яке є джерелом сил інерції. Тому сили інерції іноді називають «фіктивними силами», або «псевдосіламі».
2. Але сили інерції цілком реальні, їх можна виміряти. За появи сил інерції можна судити про прискорення системи відліку.
. Сили інерції пропорційні масі, як і сили тяжіння. Якщо наперед невідомо, чи рухається система відліку з прискоренням, або тіло знаходиться в гравітаційному полі, то відрізнити сили інерції і гравітації неможливо. Це твердже...
