Сила реакции опоры в чем измеряется: Что такое сила нормальной реакции? (статья)

Содержание

Урок 10. силы трения — Физика — 10 класс

Великий итальянский художник и изобретатель эпохи Возрождения во многом опережал своё время и сделал множество открытий, о которых люди той эпохи даже не предполагали. Учёные, проведя тщательный анализ рукописей Леонардо, пришли к выводу, что именно ему принадлежит первая формулировка законов трения. Заметки показывают, что ещё в 1493 г. (за 200 лет до открытия закона Г. Амонтоном и Ш. Кулоном) Леонардо да Винчи понял, что сила трения, которая появляется при контакте одного тела с поверхностью другого, напрямую зависит от нагрузки (силы прижатия), не зависит от площади взаимодействия и направлена в противоположную от движения сторону.

Закон трения был заново открыт Г. Амонтоном. В 1699 г. он экспериментально вывел зависимость силы трения от нормального давления на площадь контакта трущихся поверхностей: $F_{тр} = f_{тр}P$. Однако, Амонтон считал, что коэффициент трения $f_{тр}$ равен примерно 1/3 для всех пар контактирующих тел.

В 1785 г. Ш. Кулон подтвердил закон трения, сформулированный Амонтоном, и дал ему обобщённую формулировку: $F_{тр} = f_{тр}P+A$, где $A$ – характеристика, зависящая от неровностей поверхностей, связанная с межмолекулярным сцеплением.

Кулон изучал именно силу трения при небольших скоростях контактирующих тел и установил, что эта сила не зависит от величины скорости, а только от направления движения – сила трения всегда направлена против движения.

Смазку трущихся поверхностей использовали с момента зарождения техники. Но только в 1886 г. О. Рейнольдс создал первую теорию смазки. Если смазки достаточно и непосредственного контакта между двумя поверхностями не происходит, сила трения определяется только свойствами смазки. Если же смазки не достаточно, то сила трения зависит от трёх составляющих: кулоновой силы, силы вязкого сопротивления и силы, препятствующей страгиванию с места.

В XX веке было доказано, что сила статистического трения отличается от силы трения при движении.

В 1902 г. немецкий учёный Штрибек показал, что при сухом трении, когда смазка отсутствует, сила сопротивления не снижается сразу с величины силы трогания до уровня кулоновой силы, а падает постепенно по мере роста скорости. Это явление было названо штрибек-эффектом.

В 1930-е годы появилась целая наука – трибология, лежащая на стыке механики, физики поверхностных явлений и химии. 

Конвертер силы • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Сила тяжести, подъемная сила и сила сопротивления, которые действуют на спортсмена, находятся в равновесии

Общие сведения

В физике сила определяется как явление, которое изменяет движение тела. Это может быть как движение всего тела, так и его частей, например, при деформировании. Если, к примеру, поднять камень, а потом отпустить, то он упадет, потому что его притягивает к земле сила притяжения. Эта сила изменила движение камня — из спокойного состояния он перешел в движение с ускорением. Падая, камень пригнет к земле траву. Здесь сила, называемая весом камня, изменила движение травы и ее форму.

Сила — это вектор, то есть, у нее есть направление. Если на тело одновременно действует несколько сил, они могут быть в равновесии, если их векторная сумма равна нулю. В этом случае тело находится в состоянии покоя. Камень в предыдущем примере, вероятно, покатится по земле после столкновения, но, в конце концов, остановится. В этот момент сила тяжести будет тянуть его вниз, а сила упругости, наоборот, толкать наверх. Векторная сумма этих двух сил равна нулю, поэтому камень находится в равновесии и не движется.

В системе СИ сила измеряется в ньютонах. Один ньютон — это векторная сумма сил, которая изменяет скорость тела массой в один килограмм на один метр в секунду за одну секунду.

Равновесие

Архимед одним из первых начал изучать силы. Его интересовало воздействие сил на тела и материю во Вселенной, и он построил модель этого взаимодействия. Архимед считал, что если векторная сумма сил, действующих на тело, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя. Позже было доказано, что это не совсем так, и что тела в состоянии равновесия также могут двигаться с постоянной скоростью.

Основные силы в природе

Именно силы приводят в движение тела, или заставляют их оставаться на месте. В природе существует четыре основные силы: гравитация, электромагнитное взаимодействие, сильное и слабое взаимодействие. Они также известны под названием фундаментальных взаимодействий. Все другие силы — производные этих взаимодействий. Сильное и слабое взаимодействия воздействуют на тела в микромире, в то время как гравитационное и электромагнитное воздействия действуют и на больших расстояниях.

Сильное взаимодействие

Самое интенсивное из взаимодействий — сильное ядерное взаимодействие. Связь между кварками, которые формируют нейтроны, протоны, и частицы, из них состоящие, возникает именно благодаря сильному взаимодействию. Движение глюонов, бесструктурных элементарных частиц, вызвано сильным взаимодействием, и передается кваркам благодаря этому движению. Без сильного взаимодействия не существовало бы материи.

Электромагнитное взаимодействие

Трансформаторы на столбах в городе Киото, Япония

Электромагнитное взаимодействие — второе по величине. Оно происходит между частицами с противоположными зарядами, которые притягиваются друг к другу, и между частицами с одинаковыми зарядами. Если обе частицы имеют положительный или отрицательный заряд, они отталкиваются. Движение частиц, которое при этом возникает — это электричество, физическое явление, которое мы используем каждый день в повседневной жизни и в технике.

Химические реакции, свет, электричество, взаимодействие между молекулами, атомами и электронами — все эти явления происходят благодаря электромагнитному взаимодействию. Электромагнитные силы препятствуют проникновению одного твердого тела в другое, так как электроны одного тела отталкивают электроны другого тела. Изначально считалось, что электрическое и магнитное воздействия — две разные силы, но позже ученые обнаружили, что это разновидность одного и того же взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие легко увидеть с помощью простого эксперимента: снять с себя шерстяной свитер через голову, или потереть волосы о шерстяную ткань. Большинство тел имеет нейтральный заряд, но если потереть одну поверхность об другую, можно изменить заряд этих поверхностей. При этом электроны передвигаются между двумя поверхностями, притягиваясь к электронам с противоположным зарядом. Когда на поверхности становится больше электронов, общий заряд поверхности также изменяется. Волосы, «встающие дыбом» когда человек снимает свитер — пример этого явления. Электроны на поверхности волос сильнее притягиваются к атомам с на поверхности свитера, чем электроны на поверхности свитера притягиваются к атомам на поверхности волос. В результате происходит перераспределение электронов, что приводит к появлению силы, притягивающей волосы к свитеру. В этом случае волосы и другие заряженные предметы притягиваются не только к поверхностям не только с противоположным но и с нейтральным зарядами.

Слабое взаимодействие

Слабое ядерное взаимодействие слабее электромагнитного. Как движение глюонов вызывает сильное взаимодействие между кварками, так движение W- и Z- бозонов вызывает слабое взаимодействие. Бозоны — испускаемые или поглощаемые элементарные частицы. W-бозоны участвуют в ядерном распаде, а Z-бозоны не влияют на другие частицы, с которыми приходят в контакт, а только передают им импульс. Благодаря слабому взаимодействию возможно определить возраст материи с помощью метода радиоуглеродного анализа. Возраст археологических находок можно определить, измерив содержание радиоактивного изотопа углерода по отношению к стабильным изотопам углерода в органическом материале этой находки. Для этого сжигают предварительно очищенный небольшой фрагмент вещи, возраст которой нужно определить, и, таким образом, добывают углерод, который потом анализируют.

Гравитационное взаимодействие

Звездное небо над озером Онтарио. Миссиссога, Канада

Самое слабое взаимодействие — гравитационное. Оно определяет положение астрономических объектов во вселенной, вызывает приливы и отливы, и из-за него брошенные тела падают на землю. Гравитационное взаимодействие, также известное как сила притяжения, притягивает тела друг к другу. Чем больше масса тела, тем сильнее эта сила. Ученые считают, что эта сила также как и другие взаимодействия, возникает благодаря движению частиц, гравитонов, но пока не удалось найти такие частицы. Движение астрономических объектов зависит от силы притяжения, и траекторию движения можно определить, зная массу окружающих астрономических объектов. Именно с помощью таких вычислений ученые обнаружили Нептун еще до того, как увидели эту планету в телескоп. Траекторию движения Урана нельзя было объяснить гравитационными взаимодействиями между известными в то время планетами и звездами, поэтому ученые предположили, что движение происходит под влиянием гравитационной силы неизвестной планеты, что позже и было доказано.

Согласно теории относительности, сила притяжения изменяет пространственно-временной континуум — четырехмерное пространство-время. Согласно этой теории, пространство искривляется силой притяжения, и это искривление больше около тел с большей массой. Обычно это более заметно возле больших тел, таких как планеты. Это искривление было доказано экспериментально.

Сила притяжения вызывает ускорение у тел, летящих по направлению к другим телам, например, падающих на Землю. Ускорение можно найти с помощью второго закона Ньютона, поэтому оно известно для планет, чья масса также известна. Например, тела, падающие на землю, падают с ускорением 9,8 метров в секунду.

Приливы и отливы

Море и скалы

Пример действия силы притяжения — приливы и отливы. Они возникают благодаря взаимодействию сил притяжения Луны, Солнца и Земли. В отличие от твердых тел, вода легко меняет форму при воздействии на нее силы. Поэтому силы притяжения Луны и Солнца притягивают воду сильнее, чем поверхность Земли. Движение воды, вызванное этими силами, следует за движением Луны и Солнца относительно Земли. Это и есть приливы и отливы, а силы, при этом возникающие, — приливообразующие силы. Так как Луна ближе к Земле, приливы больше зависят от Луны, чем от Солнца. Когда приливообразующие силы Солнца и Луны одинаково направлены, возникает наибольший прилив, называемый сизигийным. Наименьший прилив, когда приливообразующие силы действуют в разных направлениях, называется квадратурным.

Частота приливов зависит от географического положения водяной массы. Силы притяжения Луны и Солнца притягивают не только воду, но и саму Землю, поэтому в некоторых местах приливы возникают, когда Земля и вода притягиваются в одном направлении, и когда это притяжение происходит в противоположных направлениях. В этом случае прилив-отлив происходит два раза в день. В других местах это происходит один раз в день. Приливы и отливы зависят от береговой линии, океанских приливов в этом районе, и расположения Луны и Солнца, а также взаимодействия их сил притяжения. В некоторых местах приливы и отливы происходят раз в несколько лет. В зависимости от структуры береговой линии и от глубины океана, приливы могут влиять на течения, шторма, изменение направления и силы ветра и изменение атмосферного давления. В некоторых местах используют специальные часы для определения следующего прилива или отлива. Настроив их в одном месте, приходится настраивать их заново при перемещении в другое место. Такие часы работают не везде, так как в некоторых местах невозможно точно предсказать следующий прилив и отлив.

Сила движущейся воды во время приливов и отливов используется человеком с древних времен как источник энергии. Мельницы, работающие на энергии приливов, состоят из водного резервуара, в который пропускается вода во время прилива, и выпускается во время отлива. Кинетическая энергия воды приводит в движение мельничное колесо, и полученная энергия используется для совершения работы, например помола муки. Существует ряд проблем с использованием этой системы, например экологических, но несмотря на это — приливы являются многообещающим, надежным и возобновляемым источником энергии.

Другие силы

Согласно теории о фундаментальных взаимодействиях, все остальные силы в природе — производные четырех фундаментальных взаимодействий.

Сила нормальной реакции опоры

Равновесие

Сила нормальной реакции опоры — это сила противодействия тела нагрузке извне. Она перпендикулярна поверхности тела и направлена против силы, действующей на поверхность. Если тело лежит на поверхности другого тела, то сила нормальной реакции опоры второго тела равна векторной сумме сил, с которой первое тело давит на второе. Если поверхность вертикальна поверхности Земли, то сила нормальной реакции опоры направлена противоположно силе притяжения Земли, и равна ей по величине. В этом случае их векторная сила равна нулю и тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью. Если же эта поверхность имеет уклон по отношению к Земле, и все другие силы, действующие на первое тело в равновесии, то векторная сумма силы тяжести и силы нормальной реакции опоры направлена вниз, и первое тело скользит по поверхности второго.

Широкие шины обеспечивают лучшее трение

Сила трения

Сила трения действует параллельно поверхности тела, и противоположно его движению. Она возникает при движении одного тела по поверхности другого, когда их поверхности соприкасаются (трение скольжения или качения). Сила трения также возникает между двумя телами в неподвижном состоянии, если одно лежит на наклонной поверхности другого. В этом случае — это сила трения покоя. Эта сила широко используется в технике и в быту, например при движении транспорта с помощью колес. Поверхность колес взаимодействует с дорогой и сила трения не позволяет колесам скользить по дороге. Для увеличения трения на колеса надевают резиновые шины, а в гололед на шины надевают цепи, чтобы еще больше увеличить трение. Поэтому без силы трения невозможен автотранспорт. Трение между резиной шин и дорогой обеспечивает нормальное управление автомобилем. Сила трения качения меньше по величине сухой силы трения скольжения, поэтому последняя используется при торможении, позволяя быстро остановить автомобиль. В некоторых случаях, наоборот, трение мешает, так как из-за него изнашиваются трущиеся поверхности. Поэтому его убирают или сводят к минимуму с помощью жидкости, так как жидкостное трение намного слабее сухого. Именно поэтому механические детали, например, велосипедную цепь, часто смазывают маслом.

Интересные факты о силе

Силы могут деформировать твердые тела, а также изменять объем жидкостей и газов и давление в них. Это происходит когда действие силы распределяется по телу или веществу неравномерно. Если достаточно большая сила действует на тяжелое тело, его можно сжать его то до очень маленького шара. Если размер шаре меньше определенного радиуса, то тело становится черной дырой. Этот радиус зависит от массы тела и называется радиусом Шварцшильда. Объем этого шара настолько мал, что, по сравнению с массой тела, почти равен нулю. Масса черных дыр сконцентрирована в таком незначительно малом пространстве, что у них огромная сила притяжения, которая притягивает к себе все тела и материю в определенном радиусе от черной дыры. Даже свет притягивается к черной дыре и не отражается от нее, поэтому черные дыры действительно черны — и называются соответственно. Ученые считают, что большие звезды в конце жизни превращаются в черные дыры и растут, поглощая окружающие предметы в определенном радиусе.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Сила реакции опоры по модулю равна

Тестирование онлайн

Что надо знать о силе

Сила — векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как , измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом

Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!

Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.

Сила тяжести

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.

Сила трения

Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:

Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила реакции опоры

Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы «говорит» реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, «сопротивляются».

Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.

Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как

Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

Сила упругости

Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину — уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации — сила упругости.

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра

При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле

При параллельном соединении жесткость

Жесткость образца. Модуль Юнга.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.

Подробнее о свойствах твердых тел здесь.

Вес тела

Вес тела — это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести — сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес — результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же — сила, которая приложена на опору (не на предмет)!

Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .

Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.

Сила реакции опоры и вес — силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес — это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.

Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость — состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!

Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила

Обратите внимание, вес — сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: «Сколько ты весишь»? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!

Перегрузка — отношение веса к силе тяжести

Сила Архимеда

Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:

В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.

Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше — тонет.

Электрические силы

Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.

Схематичное обозначение действующих на тело сил

Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку — в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.

Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.

Главное запомнить

1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы

Силы трения*

Различают внешнее (сухое) и внутреннее (вязкое) трение.

Внешнее трение возникает между соприкасающимися твердыми поверхностями, внутреннее — между слоями жидкости или газа при их относительном движении. Существует три вида внешнего трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.

Трение качения определяется по формуле

Сила сопротивления возникает при движении тела в жидкости или в газе. Величина силы сопротивления зависит от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости или газа. При небольших скоростях движения сила сопротивления пропорциональна скорости тела

При больших скоростях пропорциональна квадрату скорости

Взаимосвязь силы тяжести, закона гравитации и ускорения свободного падения*

Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила

А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести

Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.

Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.

Статика — один из разделов современной физики, который изучает условия нахождения тел и систем в механическом равновесии. Для решения задач на равновесие важно знать, что такое сила реакции опоры. Данная статья посвящена подробному рассмотрению этого вопроса.

Второй и третий законы Ньютона

Прежде чем рассматривать определение силы реакции опоры, следует вспомнить о том, что вызывает движение тел.

Причиной нарушения механического равновесия является действие на тела внешних или внутренних сил. В результате этого действия тело приобретает определенное ускорение, которое вычисляется с помощью следующего равенства:

Эта запись известна как второй закон Ньютона. Здесь сила F является результирующей всех действующих на тело сил.

Если одно тело воздействует с некоторой силой F1¯ на второе тело, то второе оказывает действие на первое с точно такой же по абсолютной величине силой F2¯, но она направлена в противоположном направлении, чем F1¯. То есть справедливо равенство:

Эта запись является математическим выражением для третьего ньютоновского закона.

При решении задач с использованием этого закона школьники часто допускают ошибку, сравнивая эти силы. Например, лошадь везет телегу, при этом лошадь на телегу и телега на лошадь оказывают одинаковые по модулю силы. Почему же тогда вся система движется? Ответ на этот вопрос можно правильно дать, если вспомнить, что обе названные силы приложены к разным телам, поэтому они друг друга не уравновешивают.

Сила реакции опоры

Сначала дадим физическое определение этой силы, а затем поясним на примере, как она действует. Итак, силой нормальной реакции опоры называется сила, которая действует на тело со стороны поверхности. Например, мы поставили стакан с водой на стол. Чтобы стакан не двигался с ускорением свободного падения вниз, стол воздействует на него с силой, которая уравновешивает силу тяжести. Это и есть реакция опоры. Ее обычно обозначают буквой N.

Сила N — это контактная величина. Если имеется контакт между телами, то она появляется всегда. В примере выше значение величины N равно по модулю весу тела. Тем не менее это равенство является лишь частным случаем. Реакция опоры и вес тела — это совершенно разные силы, имеющие различную природу. Равенство между ними нарушается всегда, когда изменяется угол наклона плоскости, появляются дополнительные действующие силы, или когда система движется ускоренно.

Сила N называется нормальной потому, что она всегда направлена перпендикулярно плоскости поверхности.

Если говорить о третьем законе Ньютона, то в примере выше со стаканом воды на столе вес тела и нормальная сила N не являются действием и противодействием, поскольку обе они приложены к одному телу (стакану с водой).

Физическая причина появления силы N

Как было выяснено выше, сила реакции опоры препятствует проникновению одних твердых тел в другие. Почему появляется эта сила? Причина заключается в деформации. Любые твердые тела под воздействием нагрузки деформируются сначала упруго. Сила упругости стремится восстановить прежнюю форму тела, поэтому она оказывает выталкивающее воздействие, что проявляется в виде реакции опоры.

Если рассматривать вопрос на атомном уровне, то появление величины N — это результат действия принципа Паули. При небольшом сближении атомов их электронные оболочки начинают перекрываться, что приводит к появлению силы отталкивания.

Многим может показаться странным, что стакан с водой способен деформировать стол, но это так. Деформация настолько мала, что невооруженным глазом ее невозможно наблюдать.

Как вычислять силу N?

Сразу следует сказать, что какой-то определенной формулы силы реакции опоры не существует. Тем не менее имеется методика, применяя которую, можно определить N для совершенно любой системы взаимодействующих тел.

Методика определения величины N заключается в следующем:

  • сначала записывают второй закон Ньютона для данной системы, учитывая все действующие в ней силы;
  • находят результирующую проекцию всех сил на направление действия реакции опоры;
  • решение полученного уравнения Ньютона на отмеченное направление приведет к искомому значению N.

При составлении динамического уравнения следует внимательно и правильно расставлять знаки действующих сил.

Найти реакцию опоры можно также, если пользоваться не понятием сил, а понятием их моментов. Привлечение моментов сил справедливо и является удобным для систем, которые имеют точки или оси вращения.

Далее приведем два примера решения задач, в которых покажем, как пользоваться вторым ньютоновским законом и понятием момента силы для нахождения величины N.

Задача со стаканом на столе

Выше уже был приведен этот пример. Предположим, что пластиковый стакан объемом 250 мл наполнен водой. Его поставили на стол, а сверху на стакан положили книгу массой 300 грамм. Чему равна сила реакции опоры стола?

Запишем динамическое уравнение. Имеем:

Здесь P1 и P2 — вес стакана с водой и книги соответственно. Поскольку система находится в равновесии, то a=0. Учитывая, что вес тела равен силе тяжести, а также пренебрегая массой пластикового стакана, получаем:

Учитывая, что плотность воды равна 1 г/см 3 , и 1 мл равен 1 см 3 , получаем согласно выведенной формуле, что сила N равна 5,4 ньютона.

Задача с доской, двумя опорами и грузом

Доска, массой которой можно пренебречь, лежит на двух твердых опорах. Длина доски равна 2 метра. Чему будет равна сила реакции каждой опоры, если на эту доску посередине положить груз массой 3 кг?

Прежде чем переходить к решению задачи, следует ввести понятие момента силы. В физике этой величине соответствует произведение силы на длину рычага (расстояние от точки приложения силы до оси вращения). Система, имеющая ось вращения, будет находиться в равновесии, если суммарный момент сил равен нулю.

Возвращаясь к нашей задаче, вычислим суммарный момент сил относительно одной из опор (правой). Обозначим длину доски буквой L. Тогда момент силы тяжести груза будет равен:

Здесь L/2 — рычаг действия силы тяжести. Знак минус появился потому, что момент M1 осуществляет вращение против часовой стрелки.

Момент силы реакции опоры будет равен:

Поскольку система находится в равновесии, то сумма моментов должна быть равной нулю. Получаем:

Заметим, что от длины доски сила N не зависит.

Учитывая симметричность расположения груза на доске относительно опор, сила реакции левой опоры также будет равна 14,7 Н.

Си́ла норма́льной реа́кции (иногда нормальная реакция опоры) — сила, действующая на тело со стороны опоры и направленная перпендикулярно («по нормали», «нормально») к поверхности соприкосновения. Распределена по площади зоны соприкосновения. Подлежит учёту при анализе динамики движения тела. Фигурирует в законе Амонтона — Кулона.

Одним из часто обсуждаемых примеров для иллюстрации силы нормальной реакции является случай нахождения небольшого тела на наклонной плоскости. При этом для простоты считается, что сила реакции приложена в одной точке соприкосновения.

Для расчёта в этом случае используется формула

где | N → | <displaystyle |<vec >|> — модуль вектора силы нормальной реакции, m <displaystyle m> — масса тела, g <displaystyle g> — ускорение свободного падения, θ <displaystyle heta > — угол между плоскостью опоры и горизонтальной плоскостью.

Выписанной формулой отражается тот факт, что вдоль направления, перпендикулярного наклонной плоскости, движения нет. Это значит, что величина силы нормальной реакции равна проекции силы тяжести m g <displaystyle mg> на указанное направление.

Из закона Амонтона — Кулона следует, что для модуля вектора силы нормальной реакции справедливо соотношение:

| N → | = | F → | μ , <displaystyle |<vec >|=<frac <|<vec >|><mu >>,>

где F → <displaystyle <vec >> — сила трения скольжения, а μ <displaystyle mu > — коэффициент трения.

Поскольку сила трения покоя вычисляется по формуле

| f → | = m g sin ⁡ θ , <displaystyle |<vec >|=mgsin heta ,>

можно экспериментальным путём найти такое значение угла θ <displaystyle heta > , при котором сила трения покоя будет равна силе трения скольжения:

m g sin ⁡ θ = μ m g cos ⁡ θ . <displaystyle mgsin heta =mu mgcos heta .>

Вес НЕТТО и вес БРУТТО. Расчет веса груза в логистике.

Определение Вес тела — сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес.

Вес тела имеет электромагнитную природу (не путать с силой тяжести — она возникает между двумя телами и имеет гравитационную природу!). Обозначается P. Измеряется динамометром. Единица измерения — Н (Ньютон).

Вес имеет направление, противоположное силе реакции опоры или силе натяжения нити. Точкой приложения веса является точка опоры или подвеса: P↑↓N или P↑↓T.

Согласно III закону Ньютона модуль веса тела определяется одной из следующих формул:

P = T; P = N; P = Fупр.

Если тело и опора или подвес неподвижны, то модули силы реакции опоры, силы натяжения подвеса, а также силы упругости равны модулю силы тяжести. Поэтому в неподвижной системе модуль веса неподвижного тела тоже равен модулю силы тяжести:

P0 = Fтяж = mg

Если тело находится в состоянии невесомости, его вес равен нулю: P = 0. Это значит, что это тело не оказывает никакого действия ни на подвес, ни на опору.

Пример №1. Гиря массой 1 пуд стоит на полу. {-6} \left( \text{кг}\right) \\ \end{matrix}} \]

  • \( \large \text{(тонны)} \) – подставьте количество тонн вместо этой скобки;
  • \( \large \text{(центнеры)} \) – вместо этой скобки подставьте количество сотен килограммов;
  • \( \large \text{(граммы)} \) – подставьте количество граммов вместо этой скобки;
  • \( \large \text{(миллиграммы)} \) – вместо этой скобки подставьте количество миллиграммов;

От массы зависят инерционные и гравитационные свойства физических тел.

Масса в природе проявляет себя двумя способами. Поэтому, выделяют:

  1. массу инертную и
  2. массу гравитационную.

Инертная масса

Масса инертная влияет на способность тела двигаться по инерции. Такая масса используется в формуле второго закона Ньютона.

Пусть два тела находятся в инерциальной системе отсчета. Если какая-либо сила одинаково ускоряет эти тела, то они обладают одинаковой инертной массой. Здесь «одинаково ускоряет» следует понимать, как «сообщает одинаковые ускорения».

Гравитационная масса

Гравитационная масса определяет силу, с которой тело притягивается к другим телам. Эта масса используется в формуле закона всемирного тяготения.

Различные эксперименты показали, что инертная и гравитационная массы равны с высокой степенью точности. Поэтому, при изучении школьной физики можно просто говорить «масса», не уточняя, о какой именно массе идет речь.

Так же, масса входит в формулы для расчета импульса и механической энергии.

Массой обладают все макроскопические тела, а, так же, такие элементарные частицы, как протоны, нейтроны, электроны и т. д. Однако, существуют и частицы, у которых нет массы покоя, например – фотоны.

Примечание: Фотон – элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, движется со скоростью света, часто проявляет волновые свойства. Подробнее о фотонах вы узнаете в основах квантовой физики.

Как правильно масса или вес. Чем отличается вес от массы

Наука / Физика
С понятиями масса и вес каждый из нас сталкивается не только в курсе физики, но и в повседневной жизни. Мы измеряем данный параметр собственного тела, продуктов питания, бытовых предметов, мебели, автомобилей и т.д. По мнению большинства обывателей, вес и масса – это синонимы. Однако в физике эти термины существенно различаются. В чем же разница между весом и массой?

Масса — это величина, определяющая количество вещества, содержащегося в теле. Общепринятое научное обозначение массы — латинская буква m. В стандартной системе единицей измерения массы принято считать килограмм. Однако в повседневной жизни применяются и другие, например, грамм или тонна. В курсе физики масса изучается применительно к явлению инерции, как способность тела сопротивляться изменению скорости своего движения.

Масса тесно связана с плотностью тела. Для обозначения последней используется греческая буква ρ. Единицей измерения плотности считается отношение килограмма к кубическому метру. Рассчитать массу тела можно по следующей формуле:

m = ρ * V,

где V — объем тела.

Масса является скалярной величиной и в этом ее главное отличие от веса, вектор которого всегда приложен к опоре/подвесу и направлен вертикально вниз. Таким образом, вес – это сила.

Для расчета веса тела используются различные формулы. Если вычисление происходит в состоянии покоя опоры, применяется следующий вариант:

Р = m * g,

где Р — вес тела, g — ускорение свободного падения, равный 9,8 м/с2.

Если вычисление происходит в условиях движения вниз, то формула принимает вид:

Р = m (g — а),

где а — это ускорение движения системы.

В ситуациях, когда тело двигается вверх, используется следующая формула:

Р = m (g + а) .

Выводы:

  1. Масса — фундаментальная физическая величина, определяющая количество вещества. Вес — это сила, с которой предмет давит на опору.
  2. Масса тесно связана с плотностью тела, вес – с гравитацией.
  3. Масса и вес вычисляются разными формулами.

Сила тяжести

Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

\(\large \vec{F_{\text{тяж}}} \left(H\right) \) — сила тяжести, она действует на тело со стороны планеты (или другого крупного небесного тела, например, астероида, или звезды). {2}}\right) \) — ускорение свободного падения, это не постоянная величина, она может меняться. Читайте подробнее о ускорении свободного падения .

Применение законов Ньютона для определения веса тела

Опора или подвес неподвижны

Пример №2. Автомобиль массой 1000 кг едет по выпуклому мосту с радиусом кривизны 40 м. Какую скорость должен иметь автомобиль в верхней точке моста, чтобы пассажиры в этой точке почувствовали невесомость?

Вес тела в верхней точке выпуклого моста равен:

Чтобы пассажиры почувствовали состояние невесомости, вес тела должен быть равен 0:

Масса не может быть нулевой, поэтому:

Значит, пассажиры в верхней точке моста почувствуют невесомость, если центростремительное ускорение будет равно ускорению свободного падения. Центростремительное ускорение определяется формулой:

Отсюда скорость автомобиля в верхней точке моста должна быть равна:

Четыре одинаковых кирпича массой m каждый сложены в стопку (см. рисунок). Если убрать два верхних кирпича, то модуль силы N, действующей со стороны горизонтальной опоры на первый кирпич, уменьшится на…

Источник

Вес

Вес – это сила. Этой силой тело давит на опору, когда опирается на нее, или растягивает подвес, когда на нем висит.

Является векторной величиной и обозначается символом \(\vec{P} \).

\(\vec{P} \left(H\right) \) – вес тела, как любая сила в СИ измеряется в Ньютонах.

Вес отличается от массы. Вес, как и любая сила, измеряется в Ньютонах, а масса измеряется в килограммах.

Когда тело опирается о горизонтальную поверхность, его вес равен по модулю силе реакции опоры по третьему закону Ньютона. Поэтому, в задачах для нахождения веса удобно вычислять силу \(\large \vec{N}\). Как только мы найдем реакцию опоры \(\large \vec{N}\), мы найдем вес тела, давящего на эту опору.

Примечание: Векторы равны по модулю, когда обладают одинаковыми длинами. Так как длина вектора обозначается числом, то физики о равных по модулю векторах сил могут сказать: силы численно равны.

Чем вес отличается от силы тяжести

Вес — это сила, принадлежащая телу. А сила тяжести — это сила, действующая на тело со стороны планеты, или любого другого (крупного) тела.

Вес в физике

  • Вес. Общий принцип гравитации (о гравитации) больше Я расскажу об этом позже.、 Гравитация, данная Ньютоном, известна нашим читателям Из фундаментальной физики. Этот закон говорит, что 2 тела A и B все очень разные > Друзья действуют так, как будто каждый из них привлек другого С некоторой силой.

Об этой силе говорит закон Пропорционально «массе» обоих тел и обратно пропорционально их площади Расстояние r друг от друга. Масса обозначается буквами » M » и «t».、 — Закон ведет к чиновнику Где & — коэффициент пропорциональности. Вопросы таковы: какая » масса」 Что говорит этот закон? Она явно не имеет к этому никакого отношения. Масса была описана в§ 4.

Предположим, что M-масса Земли, а t-масса объекта. Людмила Фирмаль

Последний ускоряется、 Приобрел тело под влиянием данной силы, но теперь Речь идет о взаимном притяжении двух тел. J’tit’Moms. Тяжелый. Вес тела Т зависит от силы/ Некоторое ускорение sh. By формула F), в этом случае/ = Cmw>, где m неравномерно、 。Масса одного и того же тела. Вот почему мы Откуда КЖ >Он находится вблизи поверхности.

Мы все о теле、 Находящаяся вблизи поверхности Земли сила (приблизительно) приложена К центру Земли. Плоскость, перпендикулярная этому направлению, равна Горизонтальный. Эта сила называется весом. Мы покажем это По ту сторону реки ее единица равна единице силы, так как ее вес — это сила.

Как изменяется вес тела лифте

Давайте выясним, какой вес имеет тело, находящееся в покоящемся лифте, или в лифте, который будет двигаться вверх или вниз с ускорением, или без него.

Если скорость лифта не изменяется

Сначала рассмотрим покоящийся лифт (рис. 1а), либо движущийся вверх (рис. 1б), или вниз (рис. 1в) с неизменной скоростью.

Примечание: «неизменной», также, значит «постоянной», или «одной и той же».


Рис. 1. Тело опирается на пол в покоящемся – а) лифте, движущемся с одной и той же скоростью верх – б), или вниз – в)

По первому закону Ньютона, когда действие других тел скомпенсировано, тело, не меняющее свою скорость, находится в инерциальной системе отсчета.

Как видно из рисунка, взаимодействуют два объекта: тело и опора. Тело давит своим весом на опору, а опора отвечает телу (рис. 1) силой своей реакции.

Будем записывать для рассмотренных случаев рисунка 1 векторные силовые уравнения:

\[ \large N – m \cdot g = 0 \]

А в этой статье подробно и с объяснениями написано о том, как составлять силовые уравнения (ссылка).

Прибавив к обеим частям уравнения величину \( m \cdot \vec{g} \), получим

\[ \large N = m \cdot g \]

По третьему закону Ньютона, вес тела и реакция опоры направлены противоположно и равны по модулю. Поэтому, найдя силу реакции опоры, мы автоматически находим вес тела.

Воспользуемся тем, что \( \left|\vec{N} \right|= \left|\vec{P} \right|\), получим

\[ \large \boxed{ P = m \cdot g }\]

То есть, вес тела в покоящемся лифте, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью, будет равен \( mg \). Если вектор скорости лифта не изменяется ни по направлению, ни по модулю, лифт можно считать инерциальной системой отсчета.

Если скорость лифта изменяется

Теперь выясним, каким весом будет обладать тело в лифте, движущемся с ускорением (рис. 2).

Примечание: Лифт, движущийся с ускорением, не является инерциальной системой отсчета. Читайте подробнее о инерциальных системах.


Рис. 2. Тело опирается на пол в движущемся с ускорением лифте, а) — вверх, б) — вниз

Запишем силовые уравнения. Для рисунка 2а, уравнение выглядит так:

\[ \large N – m \cdot g = m \cdot a \]

А для рисунка 2б, так:

\[ \large N – m \cdot g = — m \cdot a \]

Прибавим теперь к обеим частям уравнений величину \( m \cdot g \), получим:

\( \large N = m \cdot a + m \cdot g \) – для случая рис. 2а;

\( \large N = — m \cdot a + m \cdot g \) – для рис. 2б;

Вынесем массу за скобки

\( \large N = m \cdot \left( a + g \right) \) – для рис. 2а;

\( \large N = m \cdot \left( -a + g \right) \) – для рис. 2б;

Учтем, что \( \left|\vec{N} \right|= \left|\vec{P} \right|\), окончательно запишем

Для рисунка 2а — движение лифта вверх с ускорением:

\[ \large \boxed{ P = m \cdot \left( g + a \right) }\]

Вес тела в движущемся с ускорением вверх лифте, будет равен \( m \cdot \left( g + a \right) \), то есть, превышает величину \( m \cdot g \).

Когда лифт движется вниз с ускорением (рис. 2б), вес тела, наоборот — уменьшается:

\[ \large \boxed{ P = m \cdot \left( g — a \right) }\]

Напомним, что вес в покоящемся, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью лифте, в точности равен \( m \cdot g \).

Вес тела в движущемся вниз с ускорением лифте, равен \( m \cdot \left( g — a \right) \), это меньше величины \( m \cdot g \).

А если при движении вниз ускорение лифта \( \vec{a} \) сравняется с ускорением \( \vec{g} \), то груз перестанет давить на опору и наступит состояние невесомости, вес тела будет равен нулю.

Значит, одна и та же масса может обладать разным весом, мало того, в некоторых случаях вес вообще может отсутствовать. Масса есть всегда, а вес может отсутствовать!

Как измерить вес тела

Второй закон Ньютона гласит, что ускорение равно силе, делённой на массу. Таким образом, F=m*a. Так как Fтяж равна P (если тело находится в покое или движется по прямой (относительно Земли) с одинаковой скоростью), то и Р тела будет равняться произведению массы и ускорения (P=m*a).

Мы знаем, как найти массу, и знаем, что такое вес тела, осталось разобраться с ускорением. Ускорение – это физическая векторная величина, которая обозначает изменение скорости тела за единицу времени. Например, объект движется первую секунду со скоростью 4 м/с, а на второй секунде его скорость увеличивается до 8 м/с, значит, его ускорение равняется 2. По международной системе единиц ускорение рассчитывается в метрах на секунду в квадрате [м/с 2 ].

Если поместить тело в специальную среду, где будет отсутствовать сила сопротивления воздуха – вакуум, и убрать опору, то объект начнёт лететь равноускоренно. Название этого явления — ускорение свободного падения, которое обозначается g и рассчитывается в метрах на секунду в квадрате [м/с 2 ].

Интересно, что ускорение не зависит от массы тела, а значит если мы кинем листок бумажки и гирю на Земле в специальных условиях, при которых отсутствует воздух (вакуум), то эти предметы приземлятся в одно и то же время. Так как листок имеет большую площадь поверхности и относительно маленькую массу, то для того чтобы упасть, ему приходятся сталкиваться с большим сопротивлением воздуха. В вакууме такого не происходит, и поэтому перо, листок бумаги, гиря, пушечное ядро и другие предметы будут лететь с одной и той же скоростью и упадут в одно время (при условии, что они начнут лететь в одно и то же время, и их первоначальная скорость будет равняться нулю).

Таким образом, формула для расчёта веса телу будет выглядеть следующим образом P=m*g.

Что такое перегрузка

Когда вес тела больше силы тяжести, говорят, что возникает перегрузка.

\[ \large \boxed{ P > m \cdot g }\]

Когда говорят о перегрузке, принято сравнивать ускорение движения вверх с ускорением свободного падения \(\large \vec{g}\).

Например, при движении ракеты с ускорением вверх, космонавт может испытывать перегрузки до 7g. Это значит, что его вес увеличивается в 7 раз.

Первый космонавт мира — Юрий Гагарин, упоминал о перегрузке: «…какая-то сила вдавливает меня в кресло все больше и больше. … трудно пошевелить рукой или ногой…».

Подобным образом мы испытываем перегрузки в самолете во время взлета — эти перегрузки вдавливают нас в кресло. Правда, эти перегрузки значительно меньше, чем перегрузки летчиков — спортсменов, или военных, летчиков — космонавтов. Представители этих профессий тренируют свое тело для того, чтобы перегрузки легче переносить.

Таблица «Силы» (7 класс)

Сила

Определение

Обозначение

Формула

Точка приложения и направление

Примечание

ТЯЖЕСТИ

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, находящееся у ее поверхности.

Fтяж

Fтяж = m∙g

g =9.8 м/с2 – ускорение свободного падения

Приложена к центру тела, направлена вертикально вниз.

Является частным случаем сил всемирного тяготения

УПРУГОСТИ

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение.

Fупр

Fупр = k∙∆l

(закон Гука)

k – жесткость тела

l – удлинение тела

Приложена к телу и направлена против деформации.

Виды деформации: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения; упругая и неупругая.

ВЕС ТЕЛА

Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

P

P = Fтяж

Приложена к опоре или подвесу, направлена вертикально вниз.

Невесомость – состояние, при котором вес тела равен нулю.

Перегрузка – состояние,при котором вес тела увеличивается (больше mg)

ТРЕНИЯ

Сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел и препятствующая их относительному движению.

Fтр

Fтр = μ∙N

μ – коэффициент силы трения

N – сила нормальной реакции опоры

Приложена к точке соприкосновения тел, направлена против движения.

Виды трения: покоя, качения, скольжения.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел. Измеряется в ньютонах (1 Н).

Урок 08. Лекция 08. Силы в механике

Сила — физическая величина, которая определяет меру воздействия одного тела на другое.

Сила – векторная величина; она характеризуется:

Измеряется при помощи прибора «динамометр».

Единица измерения силы в Международной системе единиц (СИ) — Ньютон, обозначение [Н].

В природе существуют различные силы.

Гравитационные силы действуют между всеми телами – все тела притягиваются друг к другу. Но это притяжение существенно лишь тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих сил так же велико, как Земля или луна.

Электромагнитные силы действуют между заряженными частицами. В атомах, молекулах, живых организмах именно они являются главными.

Область ядерных сил очень ограничена. Они заметны только внутри атомных ядер (т.е. на расстоянии 10-12 см.)

Слабые взаимодействия проявляются на ещё меньших расстояниях. Они вызывают превращение элементарных частиц друг в друга.   

Основные виды сил: сила тяжести, сила трения, сила упругости.

Почему мяч, выпущенный из рук, падает вниз? Почему прыгнувший вверх человек вскоре снова оказывается внизу? У этих явлений одна и та же причина – притяжение Земли. Наблюдения за природными объектами показывают, что все окружающие тела ощущают притяжение к Земле. Падает вниз вода фонтанов, водопадов и листья деревьев.

Силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности называют сила тяжести.

Fтяж = m·g   

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к поверхности Земли. Сила тяжести направлена к центру Земли. Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела.

   

Сила тяжести – одно из проявлений силы всемирного тяготения.

Обозначим массу Земли – М, массу тела – m, радиус Земли – R, тогда сила тяготения:

   

Он же и есть сила тяжести.

   m — масса тела

   g – ускорение свободного падения.

Из закона Всемирного тяготения:  ,  где M — масса планеты, m — масса тела, R — расстояние до центра планеты; g — ускорение силы тяжести.  Значит g не зависит от массы тела. 

g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения на поверхности Земли.

Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела и направленная к центру Земли.

В отсутствие других сил тело свободно падает на Землю с ускорением свободного падения. Среднее значение ускорения свободного падения для различных точек поверхности Земли равно 9,81 м/с2.

   

Значит g не зависит от массы тела.

На высоте h ускорение свободного падения равно  

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорение свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния r до центра Земли.

При соприкосновении двух движущихся тел возникает сила, направленная против движения и препятствующая движению — сила трения.

Сила трения — это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направлена против движения.

Сила трения — это сила электромагнитной природы.

Возникновение силы трения объясняется двумя причинами:

1) Шероховатостью поверхностей
2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия.

Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, силы трения скольжения, силы трения качения.

Fтр = м*N, где м – коэффициент трения , N – сила реакции опоры.

Сила упругости – сила, которая возникает при любом виде деформации тел и стремится вернуть тело в первоначальное состояние.  

Fупрx = — k*x, где k – жесткость тела [Н/м], х — абсолютное удлинение тела.

Сила упругости перпендикулярна поверхности взаимодействующих тел и направлена всегда против деформации.

1 кн сколько грамм. Сила нормальной реакции опоры

В разделе на вопрос Допустимая нагрузка на вырыв, 25 кН. …а эт скок кг? заданный автором GIBSON лучший ответ это Анкера всегда попрочнее дюбелей… В данном случае у Вас очень сильный анкер для бытовых целей при креплении в марку материала, при которой проводились тестовые измерения его крепёжнной прочности в лаборатории… Но я очень, очень удивлен пересчету в килограммы другими участниками: и 2.54 кг, и 25 кг, и 250кг. Как они учились все в школе, о чем думали на уроках физики? Это 6 класс в школе!! ! Это не институт, не Высшая математика, не физико-математический факультет! Это ШКОЛЬНЫЙ курс «ЭЛЕМЕНТАРНОЙ физики» и даже не 10-го класса, а 6-7 классов… Вот такие у нас работники «серпа и молота»…:-(:-). Итак, 25кН — это 25000 Ньютонов. Ньютоны всегда делите для простоты на 10 и получите килограммы. В данном случае получается около 2500 кг, или 2.5 тонны…: -):-)… Это проходят в 6-7 классах В ШКОЛЕ!

Ответ от Барбос [эксперт]
2,54

Ответ от Вровень [гуру]
1 ньютон = примерно 100 гр.

Ответ от философский [гуру]
Могу сказать одно если вешаем телевизор на стену весом в 25 кг то делаем груз в 25+80 кг т. е. 25+80=105 если в течении суток не отвалиться то вешай это для встен по потолкам не знаю

Ответ от Простодушничать [гуру]
примерно 250 кг.

Ответ от Ёаша Ляшенко [новичек]
2500 кг

Ответ от Ukkond [новичек]
Если лень самому считать, Воспользуйся конвертером
Если нужен быстрый приближенный ответ то воспользуйся таблицей

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм-сила [кгс] = 0,00980664999999998 килоньютон [кН]

Исходная величина

Преобразованная величина

ньютон эксаньютон петаньютон тераньютон гиганьютон меганьютон килоньютон гектоньютон деканьютон дециньютон сантиньютон миллиньютон микроньютон наноньютон пиконьютон фемтоньютон аттоньютон дина джоуль на метр джоуль на сантиметр грамм-сила килограмм-сила тонна-сила (короткая) тонна-сила (дл. ) тонна-сила (метрическая) килофунт-сила килофунт-сила фунт-сила унция-сила паундаль фунт-фут в сек² грамм-сила килограмм-сила стен грав-сила миллиграв-сила атомная единица силы

Общие сведения

В физике сила определяется как явление, которое изменяет движение тела. Это может быть как движение всего тела, так и его частей, например, при деформировании. Если, к примеру, поднять камень, а потом отпустить, то он упадет, потому что его притягивает к земле сила притяжения. Эта сила изменила движение камня — из спокойного состояния он перешел в движение с ускорением. Падая, камень пригнет к земле траву. Здесь сила, называемая весом камня, изменила движение травы и ее форму.

Сила — это вектор, то есть, у нее есть направление. Если на тело одновременно действует несколько сил, они могут быть в равновесии, если их векторная сумма равна нулю. В этом случае тело находится в состоянии покоя. Камень в предыдущем примере, вероятно, покатится по земле после столкновения, но, в конце концов, остановится. В этот момент сила тяжести будет тянуть его вниз, а сила упругости, наоборот, толкать наверх. Векторная сумма этих двух сил равна нулю, поэтому камень находится в равновесии и не движется.

В системе СИ сила измеряется в ньютонах. Один ньютон — это векторная сумма сил, которая изменяет скорость тела массой в один килограмм на один метр в секунду за одну секунду.

Архимед одним из первых начал изучать силы. Его интересовало воздействие сил на тела и материю во Вселенной, и он построил модель этого взаимодействия. Архимед считал, что если векторная сумма сил, действующих на тело, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя. Позже было доказано, что это не совсем так, и что тела в состоянии равновесия также могут двигаться с постоянной скоростью.

Основные силы в природе

Именно силы приводят в движение тела, или заставляют их оставаться на месте. В природе существует четыре основные силы: гравитация, электромагнитное взаимодействие, сильное и слабое взаимодействие. Они также известны под названием фундаментальных взаимодействий. Все другие силы — производные этих взаимодействий. Сильное и слабое взаимодействия воздействуют на тела в микромире, в то время как гравитационное и электромагнитное воздействия действуют и на больших расстояниях.

Сильное взаимодействие

Самое интенсивное из взаимодействий — сильное ядерное взаимодействие. Связь между кварками, которые формируют нейтроны, протоны, и частицы, из них состоящие, возникает именно благодаря сильному взаимодействию. Движение глюонов, бесструктурных элементарных частиц, вызвано сильным взаимодействием, и передается кваркам благодаря этому движению. Без сильного взаимодействия не существовало бы материи.

Электромагнитное взаимодействие

Электромагнитное взаимодействие — второе по величине. Оно происходит между частицами с противоположными зарядами, которые притягиваются друг к другу, и между частицами с одинаковыми зарядами. Если обе частицы имеют положительный или отрицательный заряд, они отталкиваются. Движение частиц, которое при этом возникает — это электричество, физическое явление, которое мы используем каждый день в повседневной жизни и в технике.

Химические реакции, свет, электричество, взаимодействие между молекулами, атомами и электронами — все эти явления происходят благодаря электромагнитному взаимодействию. Электромагнитные силы препятствуют проникновению одного твердого тела в другое, так как электроны одного тела отталкивают электроны другого тела. Изначально считалось, что электрическое и магнитное воздействия — две разные силы, но позже ученые обнаружили, что это разновидность одного и того же взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие легко увидеть с помощью простого эксперимента: снять с себя шерстяной свитер через голову, или потереть волосы о шерстяную ткань. Большинство тел имеет нейтральный заряд, но если потереть одну поверхность об другую, можно изменить заряд этих поверхностей. При этом электроны передвигаются между двумя поверхностями, притягиваясь к электронам с противоположным зарядом. Когда на поверхности становится больше электронов, общий заряд поверхности также изменяется. Волосы, «встающие дыбом» когда человек снимает свитер — пример этого явления. Электроны на поверхности волос сильнее притягиваются к атомам с на поверхности свитера, чем электроны на поверхности свитера притягиваются к атомам на поверхности волос. В результате происходит перераспределение электронов, что приводит к появлению силы, притягивающей волосы к свитеру. В этом случае волосы и другие заряженные предметы притягиваются не только к поверхностям не только с противоположным но и с нейтральным зарядами.

Слабое взаимодействие

Слабое ядерное взаимодействие слабее электромагнитного. Как движение глюонов вызывает сильное взаимодействие между кварками, так движение W- и Z- бозонов вызывает слабое взаимодействие. Бозоны — испускаемые или поглощаемые элементарные частицы. W-бозоны участвуют в ядерном распаде, а Z-бозоны не влияют на другие частицы, с которыми приходят в контакт, а только передают им импульс. Благодаря слабому взаимодействию возможно определить возраст материи с помощью метода радиоуглеродного анализа. Возраст археологических находок можно определить, измерив содержание радиоактивного изотопа углерода по отношению к стабильным изотопам углерода в органическом материале этой находки. Для этого сжигают предварительно очищенный небольшой фрагмент вещи, возраст которой нужно определить, и, таким образом, добывают углерод, который потом анализируют.

Гравитационное взаимодействие

Самое слабое взаимодействие — гравитационное. Оно определяет положение астрономических объектов во вселенной, вызывает приливы и отливы, и из-за него брошенные тела падают на землю. Гравитационное взаимодействие, также известное как сила притяжения, притягивает тела друг к другу. Чем больше масса тела, тем сильнее эта сила. Ученые считают, что эта сила также как и другие взаимодействия, возникает благодаря движению частиц, гравитонов, но пока не удалось найти такие частицы. Движение астрономических объектов зависит от силы притяжения, и траекторию движения можно определить, зная массу окружающих астрономических объектов. Именно с помощью таких вычислений ученые обнаружили Нептун еще до того, как увидели эту планету в телескоп. Траекторию движения Урана нельзя было объяснить гравитационными взаимодействиями между известными в то время планетами и звездами, поэтому ученые предположили, что движение происходит под влиянием гравитационной силы неизвестной планеты, что позже и было доказано.

Согласно теории относительности, сила притяжения изменяет пространственно-временной континуум — четырехмерное пространство-время. Согласно этой теории, пространство искривляется силой притяжения, и это искривление больше около тел с большей массой. Обычно это более заметно возле больших тел, таких как планеты. Это искривление было доказано экспериментально.

Сила притяжения вызывает ускорение у тел, летящих по направлению к другим телам, например, падающих на Землю. Ускорение можно найти с помощью второго закона Ньютона, поэтому оно известно для планет, чья масса также известна. Например, тела, падающие на землю, падают с ускорением 9,8 метров в секунду.

Приливы и отливы

Пример действия силы притяжения — приливы и отливы. Они возникают благодаря взаимодействию сил притяжения Луны, Солнца и Земли. В отличие от твердых тел, вода легко меняет форму при воздействии на нее силы. Поэтому силы притяжения Луны и Солнца притягивают воду сильнее, чем поверхность Земли. Движение воды, вызванное этими силами, следует за движением Луны и Солнца относительно Земли. Это и есть приливы и отливы, а силы, при этом возникающие, — приливообразующие силы. Так как Луна ближе к Земле, приливы больше зависят от Луны, чем от Солнца. Когда приливообразующие силы Солнца и Луны одинаково направлены, возникает наибольший прилив, называемый сизигийным. Наименьший прилив, когда приливообразующие силы действуют в разных направлениях, называется квадратурным.

Частота приливов зависит от географического положения водяной массы. Силы притяжения Луны и Солнца притягивают не только воду, но и саму Землю, поэтому в некоторых местах приливы возникают, когда Земля и вода притягиваются в одном направлении, и когда это притяжение происходит в противоположных направлениях. В этом случае прилив-отлив происходит два раза в день. В других местах это происходит один раз в день. Приливы и отливы зависят от береговой линии, океанских приливов в этом районе, и расположения Луны и Солнца, а также взаимодействия их сил притяжения. В некоторых местах приливы и отливы происходят раз в несколько лет. В зависимости от структуры береговой линии и от глубины океана, приливы могут влиять на течения, шторма, изменение направления и силы ветра и изменение атмосферного давления. В некоторых местах используют специальные часы для определения следующего прилива или отлива. Настроив их в одном месте, приходится настраивать их заново при перемещении в другое место. Такие часы работают не везде, так как в некоторых местах невозможно точно предсказать следующий прилив и отлив.

Сила движущейся воды во время приливов и отливов используется человеком с древних времен как источник энергии. Мельницы, работающие на энергии приливов, состоят из водного резервуара, в который пропускается вода во время прилива, и выпускается во время отлива. Кинетическая энергия воды приводит в движение мельничное колесо, и полученная энергия используется для совершения работы, например помола муки. Существует ряд проблем с использованием этой системы, например экологических, но несмотря на это — приливы являются многообещающим, надежным и возобновляемым источником энергии.

Другие силы

Согласно теории о фундаментальных взаимодействиях, все остальные силы в природе — производные четырех фундаментальных взаимодействий.

Сила нормальной реакции опоры

Сила нормальной реакции опоры — это сила противодействия тела нагрузке извне. Она перпендикулярна поверхности тела и направлена против силы, действующей на поверхность. Если тело лежит на поверхности другого тела, то сила нормальной реакции опоры второго тела равна векторной сумме сил, с которой первое тело давит на второе. Если поверхность вертикальна поверхности Земли, то сила нормальной реакции опоры направлена противоположно силе притяжения Земли, и равна ей по величине. В этом случае их векторная сила равна нулю и тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью. Если же эта поверхность имеет уклон по отношению к Земле, и все другие силы, действующие на первое тело в равновесии, то векторная сумма силы тяжести и силы нормальной реакции опоры направлена вниз, и первое тело скользит по поверхности второго.

Сила трения

Сила трения действует параллельно поверхности тела, и противоположно его движению. Она возникает при движении одного тела по поверхности другого, когда их поверхности соприкасаются (трение скольжения или качения). Сила трения также возникает между двумя телами в неподвижном состоянии, если одно лежит на наклонной поверхности другого. В этом случае — это сила трения покоя. Эта сила широко используется в технике и в быту, например при движении транспорта с помощью колес. Поверхность колес взаимодействует с дорогой и сила трения не позволяет колесам скользить по дороге. Для увеличения трения на колеса надевают резиновые шины, а в гололед на шины надевают цепи, чтобы еще больше увеличить трение. Поэтому без силы трения невозможен автотранспорт. Трение между резиной шин и дорогой обеспечивает нормальное управление автомобилем. Сила трения качения меньше по величине сухой силы трения скольжения, поэтому последняя используется при торможении, позволяя быстро остановить автомобиль. В некоторых случаях, наоборот, трение мешает, так как из-за него изнашиваются трущиеся поверхности. Поэтому его убирают или сводят к минимуму с помощью жидкости, так как жидкостное трение намного слабее сухого. Именно поэтому механические детали, например, велосипедную цепь, часто смазывают маслом.

Силы могут деформировать твердые тела, а также изменять объем жидкостей и газов и давление в них. Это происходит когда действие силы распределяется по телу или веществу неравномерно. Если достаточно большая сила действует на тяжелое тело, его можно сжать его то до очень маленького шара. Если размер шаре меньше определенного радиуса, то тело становится черной дырой. Этот радиус зависит от массы тела и называется радиусом Шварцшильда . Объем этого шара настолько мал, что, по сравнению с массой тела, почти равен нулю. Масса черных дыр сконцентрирована в таком незначительно малом пространстве, что у них огромная сила притяжения, которая притягивает к себе все тела и материю в определенном радиусе от черной дыры. Даже свет притягивается к черной дыре и не отражается от нее, поэтому черные дыры действительно черны — и называются соответственно. Ученые считают, что большие звезды в конце жизни превращаются в черные дыры и растут, поглощая окружающие предметы в определенном радиусе.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Трос стальной общего применения. Хорошо работает в качестве растяжки деталей и элементов конструкций. Трос изготовлен из углеродистой стали и оцинкован. Справа представлена таблица с данными о рабочей нагрузке и разрушающей нагрузке на трос. Трос в оплетке ПВХ расчитан на такую-же нагрузку как и стальной трос.
1кН примерно равен 100кг


(рабочая нагрузка)
5мм 1,00
6мм 1,20
7мм 1,80
8мм 2,30
9мм 2,50
10мм 3,50
11мм 4,50
12мм 4,80
13мм 5,10
14мм 5,60

Стальной пожарный карабин для всех типов тросов, канатов и цепей. Применяется для быстрого и надежного крепления страховочных цепей, тросов и канатов между собой или к чему-либо.Быстроразъеьное соединение позволяет прикрепить или соединить цепь, трос, канат. Карабин изготовлен из углеродистой стали и оцинкован. Размер определяется по диаметру поперечного сечения проволоки.
1кН примерно равен 100кг

Талреп крюк-кольцо


(рабочая нагрузка)
Диаметр резьбы, мм
5мм 0,95
6мм 1,90
8мм 3,70
10мм 5,30
12мм 7,00
14мм 10,00
16мм 13,00
20мм 21,00
24мм 30,00

Служит для изменения длинны, натяжения и регулировки натяжения цепей, тросов. Широко используется при установке и креплении мачт и антенн. Тальреп позволяет оперативно изменить длинну цепи, троса. Изготовлен из углеродистой оцинкованной стали.
1кН примерно равен 100кг

Допустимая нагрузка на цепь


(длинное звено)

Стальная цепь общего назначения. Хорошо работает в качестве растяжки, позволяет легко регулировать длинну цепи. Цепь состоит из стальных звеньев овальной формы, соединенных между собой. Не выносит ударных нагрузок Цепь изготовлена из углеродистой стали, оцинкованная.
1кН примерно равен 100кг

(PDF) Оценка силы реакции земли с использованием напорного мата стельки и кинематики суставов при ходьбе

18

Чуманов Е.С., Реми, CD, Телен, Д.Г., 2010. Вычислительные методы использования стельки

датчиков давления для анализа трехмерная совместная кинетика. Компьютерные методы в биомеханике и

Биомедицинская инженерия 13, 505-514.

Дамсгаард, М., Расмуссен, Дж., Кристенсен, С. Т., Сурма, Э. , де Зи, М., 2006. Анализ

опорно-двигательных систем в системе моделирования AnyBody.Практика имитационного моделирования и теория

, 14, 1100-1111.

Delp, S. L., Loan, J. P., Hoy, M. G., Zajac, F. E., Topp, E. L., Rosen, J. M., 1990. Интерактивная графическая модель нижней конечности

для изучения ортопедических хирургических процедур. IEEE

Транзакции по биомедицинской инженерии 37, 757-767.

Delp, SL, Anderson, FC, Arnold, AS, Loan, P., Habib, A., John, CT, Guendelman, E., Thelen,

DG, 2007. OpenSim: программное обеспечение с открытым исходным кодом для создания и анализировать динамические симуляции движения.

IEEE Transactions по биомедицинской инженерии 54, 1940-1950.

Dufour, F., Xuguang, W., 2005. Оценка дискомфорта при входе / выходе автомобиля с использованием концепции нейтрального движения

. Транзакции SAE 114, 2905-2913.

Форнер-Кордеро, А., Купман, Х. Дж., Ван дер Хельм, Ф. К., 2006. Вычисления обратной динамики во время походки

с ограниченной информацией о силе реакции опоры от стелек с давлением. Походка и осанка 23, 189-

199.

Фрегли, Б. Дж., Рейнболт, Дж. А., Руни, К. Л., Митчелл, К. Х., Хмелевски, Т. Л., 2007. Разработка

модификаций походки для конкретных пациентов для реабилитации при остеоартрите коленного сустава. IEEE Transactions on

Biomedical Engineering 54, 1687-1695.

Гилкрист, Л. А., Винтер, Д. А., 1996. Двухкомпонентная вязкоупругая модель стопы для использования при моделировании походки.

Журнал биомеханики 29, 795-798.

Хан, Т. Р., Пайк, Н. Дж., Им, М. С., 1999.Количественное определение пути центра давления (COP) с использованием датчика

F-scan в колодке. Походка и поза 10, 248-254.

Холден, Дж. П., Кавана П. Р., 1991. Свободный момент реакции опоры при беге на длинные дистанции и его

изменяются с пронацией. Журнал биомеханики 24, 887-897.

Koo, S., Andriacchi, T. P., 2007. Сравнение влияния общих функциональных нагрузок и местной анатомии контакта

на толщину суставного хряща в колене. Журнал биомеханики 40, 2961-2966.

Купман, Б., Гротенбоер, Х. Дж., Де Йонг, Х. Дж., 1995. Модель обратной динамики для анализа,

реконструкция и прогнозирование двуногой ходьбы. Журнал биомеханики 28, 1369-1376.

Меглан, Д. А., Берме, Н., 1992. Трехмерная пассивная механическая модель человеческой стопы для использования в локомоции.

синтез. В материалах Второго Североамериканского конгресса по биомеханике, Чикаго, Иллинойс,

США.

Список сил реакции — 2019

Вы можете перечислить силы реакции на выбранных объектах для активного статические, нелинейные, испытание на падение и динамическое исследование.Программное обеспечение перечисляет X-, Y-, Z-компоненты силы реакции и результирующей силы реакции на выбранных объектах и ​​на модель целиком.

Чтобы перечислить силы реакции, после запуска анализа, щелкните правой кнопкой мыши Результаты и выберите List Result Force. в PropertyManager в разделе Параметры выберите Сила реакции.

Вы также можете щелкнуть (Simulation CommandManager).

Силы реакции не рассчитываются для твердых тел.

Сила реакции

Перечисляет компоненты X-, Y-, Z- силы реакции и результирующая сила реакции на выбранные объекты и на всю модель. В силы реакции по осям X, Y и Z являются суммой отдельных узловых силы реакции на выбранные объекты и на всю модель.

График отклика Доступен только с нелинейным, испытание на падение и динамические исследования.Создает двухмерные графики истории времени для X-, Y-, Z- компоненты силы реакции и результирующие сила реакции на выбранных объектах и ​​в целом модель.

Момент реакции

Оболочки и балки

Решатель вычисляет моменты реакции для элементов оболочки и балки. в узлах ограничения с учетом вращательной глубины резкости. Есть несовершеннолетний сопротивление кручению нормальное к торцу оболочек.

Сумма моментов реакции, вычисленная в отдельных узлах с ограничениями. перечислен относительно глобальной системы координат (X-, Y- и Ось Z).

Список моментов реакции доступен для всей модели или для выбранные объекты.

Твердые вещества

Для тетраэдрических элементов, имеющих только поступательную степень свободы, реакция моменты не вычисляются непосредственно из матрицы уравнений решение.

Моменты составляющих силы реакции для всей модели или выбранный объект относительно пользовательской системы координат или оси могут быть перечислены. Вектор плеча момента рассчитывается из начало исходной системы координат.

Если вы выбираете референтную ось, момент сил реакции равен вычисляется только относительно этой оси. Плечо момента — это расстояние между ограниченными узлами, где вычисляются силы реакции от оси.

Результирующий момент реакции является нормой составляющих момента. об исходной системе координат от начала координат или о опорная ось.

Перечень моментов сил реакции доступен для всего модель или для выбранных объектов.

График отклика Доступен только с нелинейным, испытание на падение и динамические исследования.Создает двухмерные графики истории времени для X-, Y-, Z- составляющие момента реакции и результирующая момент реакции на выбранные объекты и на всю модель.

Параметры отображения

Показать равнодействующие силы Преобразует три вектора силы. (Компоненты X, Y и Z) в вектор результирующей силы. Только отображается вектор результирующей силы.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{добавить в коллекцию.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings. LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Оценка сил реакции для упруго поддерживаемого твердого тела по восстановленным смещениям с использованием измерений акселерометров и потенциометров

Оценка сил реакции для упруго поддерживаемого твердого тела по восстановленным перемещениям с использованием измерений акселерометров и потенциометров
가속도계 및 포텐셔미터 측정치 에 의하여 복원 된 변위 를 지지 된 강체 의 추정

Процитировано 0 раз в Web of Science Процитировано 0 раз в Scopus
Авторы
전상범
Советник
이해성
Майор
공과 대학 건설 환경 공학부
Дата выпуска
2018-08
Издатель
서울 대학교 대학원
Описание
학위 논문 (석사) — 대학교 대학원: 공과 대학 건설 환경 공학부, 2018. 8. 이해성.
Абстракция
В этой статье предлагается схема для оценки сил реакции твердого тела, поддерживаемого упругими опорами, для всех диапазонов частот, включая как квазистатические, так и динамические компоненты. Знание сил реакции упругих опор важно для поддержания устойчивости, работоспособности и долговечности твердого тела. Однако, чтобы непосредственно измерить силы реакции упругой опоры, повреждается не только упругая опора, но также затрудняется обслуживание и высокая стоимость.Для решения этой проблемы существует предыдущее исследование, в котором ускорение измеряется акселерометром на поверхности твердого тела, а затем силы реакции упругой опоры оцениваются с использованием кинематики твердого тела и схемы восстановления смещения. Однако существует ограничение, заключающееся в том, что можно оценивать только динамические компоненты, а квазистатические компоненты нельзя оценивать. Таким образом, дополнительные потенциометры используются для компенсации квазистатических компонентов, которых не хватало только акселерометрам, и преодоления ограничения, так что силы реакции упругой опоры могут быть оценены для всех диапазонов частот. Применяя уравнение системы глобального позиционирования и кинематику твердого тела к измеренным значениям потенциометров и применяя кинематику твердого тела к измеренным значениям акселерометров, оцениваются относительные перемещения и относительные ускорения в произвольной точке твердого тела. Восстановленное смещение в произвольной точке восстанавливается по схеме реконструкции смещения комбайна с использованием не только ускорений, но и смещений. Если произвольная точка установлена ​​на упругих опорах, сила реакции может быть оценена с использованием соотношения смещения-силы на упругой опоре, а если произвольная точка установлена ​​в центре тяжести, сила реакции на упругой опоре может быть оценивается с использованием соотношения смещения-силы в центре тяжести и псевдообратного уравнения.Для проверки предложенной схемы построены и применены численные примеры.

Ключевые слова: потенциометр, система глобального позиционирования, кинематика твердого тела, схема реконструкции смещения, сила реакции упругой опоры

Язык
Английский
URI
https://hdl. handle.net/10371/143825
Файлы в этом элементе:
Собирается в коллекции:
.
Инженерный колледж / Школа инженерной практики (공과 대학 / 대학원) Кафедра.гражданской и экологической инженерии (건설 환경 공학부) Диссертация (Магистр_ 건설 환경 공학부)

Элементы в S-Space защищены авторским правом, все права сохранены, если не указано иное.

Беговая дорожка с инструментами правильно измеряет силы реакции опоры? | Биология Открыть

Наша упрощенная модель беговой дорожки показывает на теоретическом примере, что датчики, размещенные под корпусом беговой дорожки, правильно измеряют внешние силы, прилагаемые ступнями к ремню.Даже в более сложных моделях, таких как беговые дорожки с двумя ремнями или беговая дорожка, предназначенная для бега, тренировок на инвалидных колясках, катания на коньках или лыжах (с использованием колесных коньков или лыж), все внутренние силы между частями беговой дорожки нейтрализуют друг друга, пока вся конструкция беговой дорожки устанавливается на датчики силы.

Тем не менее, наша упрощенная модель скрывает некоторые ошибки измерения, которые возникают на реальной беговой дорожке. Основная проблема возникает из-за механических вибраций, создаваемых беговой дорожкой на датчиках.Действительно, из-за небольшого дисбаланса в роликах и механических частях двигателя, из-за недостаточной жесткости конструкции, возникают вибрации, которые создают небольшие колебания центра масс беговой дорожки, которые, в свою очередь, вызывают шум на беговой дорожке. измерения силы. Шум исчезает при усреднении или интегрировании сил на нескольких этапах, но он может повлиять на измерение пиковых сил. Эти колебания также снижают отношение сигнал / шум и, следовательно, точность при вычислении центра давления силы реакции земли (Winter, 2009).Другие ошибки измерения также могут возникать из-за прогиба поверхности протектора, который накапливает и высвобождает механическую энергию во время контакта. Слишком низкая собственная частота беговой дорожки также может вызвать резонансные частоты беговой дорожки. Это происходит, если частоты, создаваемые силой реакции земли, совпадают с собственной частотой вибрации беговой дорожки.

В хорошо спроектированной беговой дорожке (, то есть , беговая дорожка, достаточно жесткая, но не слишком тяжелая), частотная составляющая механического шума выше, чем частотная составляющая силы, прилагаемой ступнями к ремню (Kram et al., 1998). В этом случае шум можно удалить с помощью цифровой фильтрации нижних частот.

Наша теоретическая демонстрация также подтверждает экспериментальные наблюдения Kram et al. (Крам и др., 1998). Эти авторы сравнили силы, полученные на их беговой дорожке с инструментами, с данными, полученными с взлетно-посадочной полосы силовой платформы. Их результаты показывают, что силы реакции опоры, измеренные в двух ситуациях, были одинаковыми (см. Их рисунок 4).

Как рассчитать реакцию сопла

Как рассчитать реакцию сопла

Как для расчета реакции сопла
и
Закрепите шланг при сервисном тестировании
Системы пожарных насосов на пожарных устройствах при высоких расходах

Лоис Сикинг, Инженер-механик


Введение
Полевой персонал запрошенная информация о наиболее безопасном и эффективном методе противодействия реактивная сила сопла шланга, возникающая во время ежегодных сервисных испытаний пожарной машины. Центр технологий и развития Сан-Димас рекомендует использовать мешки с песком из стекловолокна. располагаться поперек и вниз по всей длине шланга с большей массой добавлен на конце сопла, чтобы закрепить его на месте. Чтобы обеспечить безопасную практику, нет надо держать насадку. Соблюдайте все меры предосторожности, описанные в «Дикой стране». Руководство по пожарным рукавам, «PMS 466, NFES 1308, февраль 1997 г.,» Безопасность при испытаниях » раздел, и NFPA 1911, «Стандарт для эксплуатационных испытаний систем пожарных насосов. по пожарной технике », 1997.

Важно использовать правильный вес в мешках с песком, чтобы эффективно противостоять усилию шланга или сопла реактивная сила. Противовес можно определить, рассчитав насадку давление, а затем реактивная сила сопла. Используйте диаметр отверстия сопла. и расход в галлонах в минуту для расчета давления в сопле. Используйте это для определения реактивной силы сопла (см. рисунок 1).

Рисунок 1– Реактивная сила сопла, возникающая во время эксплуатационных испытаний.

Пример: сколько фунтов мешков с песком должны использоваться для противодействия реактивной силе, создаваемой отверстием диаметром 1,25 дюйма или 1 дюйм. сопло со скоростью 400 галлонов в минуту?

Расчет Реакция форсунки для форсунки с диаметром отверстия 1,25 дюйма
Напорный канал с цельным отверстием формула: галлонов в минуту (галлонов в минуту) = 29,71 D & sup2 NP & sup1 / ². Формула можно переписать, чтобы найти неизвестное, давление в сопле:

Давление на сопле = NP psi = [(галлонов в минуту) / (29.71 x D & sup2)] & sup2
Где:

галлонов в минуту = 400 галлонов в минуту

диаметр отверстия (D) = 1,25 дюйма

, следовательно:
NP = [(400 г / мин) / (29,71 x 1.25 & sup2)] & sup2

NP = 74,25 фунта на кв. Дюйм

Формула реакции сопла (NR) для сопел с шлицевым отверстием NR = 1,57 D & sup2NP
, следовательно:
NR = 1,57 x 1,25 & sup2 х 74,25

NR = 182 фунта реактивная сила

Рекомендуется коэффициент безопасности от 2 до 3. Реакция сопла x коэффициент безопасности от 2 до 3

182 фунта x 2 = 364 фунта

182 фунтов x 3 = 546 фунтов

Рисунок 2— Мешки с песком используются для противодействия реактивной силе во время эксплуатационных испытаний.

Расчет форсунки Реакция на сопло диаметром 1 дюйм
Если диаметр отверстия уменьшается до 1 дюйма, реакция сопла при 400 галлонах в минуту значительно увеличена до 285 фунтов реактивная сила.С коэффициентом безопасности от 2 до 3 он рекомендуется использовать мешки с песком от 600 до 850 фунтов для противодействия форсунке. реактивная сила.

Используйте мешки с песком от 400 до 600 фунтов для сопла диаметром 1,25 дюйма и от 600 до 850 фунтов для диаметра отверстия 1 дюйм сопло со скоростью 400 галлонов в минуту.

Как записаться Используйте мешки с песком из стекловолокна
для дополнительной безопасности и прочности, используйте мешки с песком из стекловолокна с двойным мешком. Двойной мешок путем наполнения мешка с песком, подтягивая застежку, переворачивая сумку вверх дном во вторую мешок и затяните застежку второго мешка (см. рисунок 3). Некоторое оборудование в магазинах продаются мешки с песком из стекловолокна с прикрепленным к нему металлическим кольцом, предназначенным для завязывания два мешка с песком вместе. Используя весы, заполните все мешки с песком одинаковым весом. Всегда проверяйте вес дважды. Весы в ванной достаточно.

Рисунок 3– Двойной мешок для повышенной прочности.

Песок универсальный фасованный в полиэтиленовом пакете или в бумажной обертке. сумки из стекловолокна для дополнительной безопасности. Пакеты, завернутые в бумагу, следует разрезать. внутри двойного мешка с песком, что позволяет мешку с песком быть гибким и драпироваться шланг.

Стоимость
Мешки с песком из стекловолокна в магазине товаров для дома стоит примерно 25 центов каждая. Общее назначение песок, который также можно купить в магазинах товаров для дома, стоит примерно 1 доллар.25 человек 38 фунтов (0,5 футов & sup3). Полная стоимость одного 38-фунтового мешка с песком с двойной упаковкой. составляет 1,75 доллара. Если использовать 600 фунтов мешков с песком, стоимость составит 28 долларов. Требуется рабочая сила к двойной сумке минимален.

За дополнительной информацией обращайтесь Руководитель программы пожарной безопасности по телефону (909) 599-1267 или по факсу (909) 592-2309.


Для дополнительной информации Контакты:
Руководитель проекта, Управление пожарной охраны
Центр технологий и развития Сан-Димас
444 East Bonita Avenue, Сан-Димас, Калифорния 91773-3198
Телефон 909-599-1267; TDD: 909-599-2357; ФАКС: 909-592-2309
Электронная почта: mailroom_wo_sdtdc @ fs.fed.us

Содержащаяся информация в этом документе был разработан для руководства сотрудников Лесная служба Министерства сельского хозяйства США (USDA), ее подрядчики, и сотрудничающие федеральные и государственные агентства. USDA не несет ответственности для интерпретации или использования этой информации не своими сотрудники. Торговые названия, названия фирм или корпораций используются для информации. и удобство читателя.Такое использование не является официальным оценка, заключение, рекомендация, одобрение или одобрение любого продукт или услуга, исключая другие, которые могут быть подходящими.

Департамент США сельского хозяйства (USDA) запрещает дискриминацию во всех своих программах и деятельность по признаку расы, цвета кожи, национального происхождения, пола, религии, возраст, инвалидность, политические убеждения, сексуальная ориентация, семейное положение или семейное положение.(Не все запрещенные основы применимы ко всем программам.) Лица с ограниченными возможностями, которым требуются альтернативные средства передачи информации о программе информацию (шрифт Брайля, крупный шрифт, аудиокассету и т. д.) следует обращаться в Министерство сельского хозяйства США. Центр TARGET по телефону (202) 720-2600 (голосовая связь и TDD).

Подать жалобу о дискриминации, напишите USDA, Директор Управления по гражданским правам, комната 326-W, здание Whitten, 1400 Independence Avenue, SW, Вашингтон, D.С. 20250-9410 или по телефону (202) 720-5964 (голосовая связь и TDD). USDA — это равные возможности провайдер и работодатель.

СИЛА НАЗЕМНОЙ РЕАКЦИИ

СИЛА НАЗЕМНОЙ РЕАКЦИИ

Сила наземного реагирования

Сила реакции опоры равна по величине и противоположна по направлению к силе, которую тело оказывает на опору поверхность через стопу.
Вектор силы реакции опоры (GRFV) проходит вверх от стопы и вызывает движение в каждом суставе нижних конечностей.Мы можем визуализировать GRFV, изучая лабораторные исследования нормальной походки, в которых используются силовые пластины для измерения трехмерной ориентации GRFV.

GRFV отличается от «линии тяжести», которая представляет собой вектор, проходящий вертикально от центра тяжести статичного тела. Вместо этого GRFV является «отражением общего произведения массы на ускорение всех сегментов тела и, следовательно, представляет собой сумму всех чистых мышечных и гравитационных сил, действующих в каждый момент времени в течение периода стойки» (Winter, 1984, стр. .51).

F = mg обозначает вектор, который представляет силу тяжести, действующую на объект.

F = ma обозначает вектор, который представляет мгновенное инерционная сила, действующая на объект. На этой диаграмме силы инерции ускоряют тело вниз и вправо.

Вектор (F r ) — это равнодействующая или сумма сил гравитации и инерции.

При контакте с устойчивой поверхностью, например, с землей, вектор F r представляет силу, которой противодействует сила реакции земли равной величины. Поскольку сила реакции опоры равна и противоположна, линия приложения его вектора такая же, как у F r , и он оказывает такое же воздействие на тело и его суставы.

GRFV сочетает в себе действие силы тяжести на тело и эффекты движения и ускорения (изменение скорости) тела в трех опорных плоскостях. Это делает GRFV особенно подходящим для изучения походки, во время которой различные массы тела подвергаются сложным ускорениям.

Сложное оборудование для анализа походки может генерировать видимый вектор силы на экране осциллографа и одновременно накладывать его на фотографию объекта походки. Визуализация сил реакции земли помогает нам понять их влияние на тело во время ходьбы и позволяет прогнозировать мышечную активность с помощью простой модели:

M мм = -M GRF

Мы можем довольно точно предсказать мышечную активность, если предположим, что сила реакции опоры (GRF) и мышцы (мм) создают равные и противоположные моменты (M) вокруг каждого сустава.