Сила. Единицы измерения

В механике вводится понятие силы, которое чрезвы­чайно широко используется и в других науках. Физиче­ская сущность этого понятия ясна каждому человеку непосредственно из опыта.

Остановимся на определении силы для абсолютно твердых тел. Эти тела могут вступать во взаимодействие, в результате которого изменяется характер их движения.

Сила является мерой этого взаимодействия. Например, взаимодействие планет и Солнца определяется силами тяготения, взаимодействие Земли и различных тел на ее поверхности — силами тяжести и т. д.

Следует подчеркнуть, что при взаимодействии реаль­ных, а не абсолютно твердых тел возникающие силы могут не приводить к изменению характера движения, а вызы­вать изменение формы или размеров. Иными словами, в реальных физических телах силы служат причиной возникновения деформаций.

Механика рассматривает и изучает не природу дей­ствующих сил, а производимый ими эффект.

Эффект действия силы определяется тремя факторами:

1. Направлением и линией действия силы.

2. Численным значением силы (модулем силы).

3. Точкой приложения силы.

Иными словами, сила является векторной величиной.

Кроме сил, в механике часто встречаются другие векторные величины — в частности, скорость, ускорение.

Величина, не имеющая направления, называется ска­ляром, или скалярной величиной. К скалярным величинам относятся, например, время, температура, объем и др.

Вектор изображается отрезком, на конце которого ставится стрелка.

2016-05-20 23-07-13 Скриншот экрана

Направление стрелки указывает направ­ление вектора, длина отрезка — величину вектора, из­меренную в выбранном масштабе. Вектор, имеющий начало в точке В и конец в точке С (рис. а), можно обозначить теми же буквами —  ВС, причем на первом месте ставят букву, стоящую в начале вектора, а затем букву, стоящую в конце век­тора. Иногда вектор обозначают буквой: Р, Q, а и т. д. (рис.б).

Линией действия силы называют прямую, проведенную по направлению силы неограниченно в обе стороны (рис. в).

Если необходимо показать на чертеже величину век­тора, его изображают стрелкой, рядом с которой записы­вают величину, или модуль. Величина вектора обозна­чается той же буквой, что и сам вектор, но без черточки наверху (рис. г).

Модуль, или величина силы, является количественной характеристикой меры взаимодействия тел.

Величина силы в Международной системе единиц (СИ) измеряется в ньютонах (Н). Применяют также и более крупные еди­ницы измерения: 1 килоньютон (1 Кн = 103н), 1 меганьютон (1 Мн = 106 н).

До введения Международной системы единиц для измерения сил широко пользовались единицей технической системы —  килограмм-силой кгс или кГ. Соотношение между единицами силы в системах СИ и МКГСС основано на известном из фи­зики втором законе Ньютона.  Здесь приведем это соотношение без вывода: 1 кГ = 9,81 Н, 1 Н = 0,102 кГ. Приближенно можно полагать 1 кГ ≈ 10 Н, 1 Н ≈ 0,1 кГ.

Наиболее простым и хорошо знакомым примером силы может служить сила тяжести. Силой тяжести, или весом тела, находящегося вблизи земной поверхности, назы­вается сила, с которой это тело притягивается Землей. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.