	Уровень:

Сила. Классификация сил

Силой называется мера механического взаимодействия материальных тел.

Сила F - векторная величина и ее действие на тело определяется:

модулем или числовым значением силы ( F );
направлением силы ( ортом e );
точкой приложения силы ( точка A ).

Прямая AB, по которой направлена сила, называется линией действия силы.

Сила может быть задана:

геометрическим способом, то есть как вектор с известным модулем F и известным направлением, определяемым ортом e ;
аналитическим способом, то есть ее проекциями F_x , F_y, F_z на оси выбранной системы координат Oxyz .

Точка A приложения силы должна быть задана ее координатами x, y, z.

Проекции силы связаны с ее модулем и направляющими косинусами (косинусы углов , , , которые образует сила с координатными осями Ox, Oy, Oz) следующими соотношениями:

F=(F_x²+F_y²+F_x²); e_x=cos =F_x/F; e_y=cos =F_y/F; e_z=cos =F_z/F;

Силу F, действующую на абсолютно твердое тело, можно считать приложенной к любой точке на линии действия силы ( такой вектор называют скользящим ). Если сила действует на твердое деформируемое тело, то ее точку приложения переносить нельзя, так как при таком переносе изменяются внутренние усилия в теле ( такой вектор называют приложенным ).

Единицей измерения силы в системе единиц СИ является ньютон (Н); применяется и более крупная единица 1кН=1000Н.

Материальные тела могут действовать друг на друга путем непосредственного соприкосновения или на расстоянии. В зависимости от этого силы можно разделить на две категории:

поверхностные силы, приложенные к поверхности тела ( например, силы давления на тело со стороны окружающей среды);
объемные ( массовые ) силы, приложенные к данной части объема тела (например, силы тяготения ).

Поверхностные и объемные силы называют распределенными силами. В ряде случаев силы можно рассматривать распределенными по некоторой кривой (например, силы веса тонкого стержня ). Распределенные силы характеризуются их интенсивностью (плотностью ), то есть суммарной величиной силы, приходящейся на единицу длины, площади или объема. Интенсивность может быть постоянной ( равномерно распределенные силы ) или переменной величиной.

Если можно пренебречь малыми размерами области действия распределенных сил, то рассматривают сосредоточенную силу, приложенную к телу в одной точке (условное понятие, так как практически приложить силу к одной точке тела нельзя ).

Силы, приложенные к рассматриваемому телу, можно разделить на внешние и внутренние. Внешними называются силы, которые действуют на это тело со стороны других тел, а внутренними - силы, с которыми части данного тела взаимодействуют друг с другом.

Если перемещение данного тела в пространстве ограничивается другими телами, то его называют несвободным. Тела, ограничивающие движение данного тела, называют связями.

Аксиома связей: связи можно мысленно отбросить и считать тело свободным, если действие связей на тело заменить соответствующими силами, которые называют реакциями связей.

Реакции связей по своей природе отличаются от всех других приложенных к телу сил, не являющихся реакциями, которые принято называть активными силами. Это отличие состоит в том, что реакция связи полностью не определяется самой связью. Ее величина, а иногда и направление, зависят от активных сил, действующих на данное тело, которые обычно заранее известны и не зависят от других приложенных к телу сил. Кроме того, активные силы, действуя на покоящееся тело, могут сообщать ему то или иное движение; реакции же связей этим свойством не обладают, вследствие чего их также называют пассивными силами.