§22. Сила — міра взаємодії. Графічне зображення сил. Додавання сил

• Назад до змісту

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Дайте означення сили.

Сила — це фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше (є мірою взаємодії тіл).

2. Якою є одиниця сили в СІ?

Одиниця сили в СІ — ньютон (Н).

3. Чому сила — це векторна величина?

Сила — це векторна величина, тому що вона має не лише значення, але й напрямок та точку прикладання, від яких залежить результат її дії.

4. Як показують силу на рисунках?

На рисунках силу зображують у вигляді стрілки, початок якої відповідає точці прикладання сили, а напрямок стрілки — напрямку дії сили. Довжина стрілки може відповідати значенню сили в певному масштабі.

5. Як знайти рівнодійну двох сил, які діють уздовж однієї прямої в одному напрямку? у протилежних напрямках?

• Якщо дві сили діють уздовж однієї прямої в одному напрямку, їх рівнодійна дорівнює сумі модулів цих сил і спрямована в той самий бік: $R = F_1 + F_2$.
• Якщо дві сили діють уздовж однієї прямої у протилежних напрямках, їх рівнодійна дорівнює різниці модулів цих сил і спрямована в бік більшої сили: $R = |F_2 - F_1|$.

6. За яких умов дві сили зрівноважують одна одну?

Дві сили зрівноважують одна одну, якщо вони рівні за значенням, протилежні за напрямком і прикладені до одного тіла. У цьому випадку рівнодійна дорівнює нулю, і тіло перебуває в стані спокою або рухається рівномірно прямолінійно.

ВПРАВА № 22

1. Доберіть масштаб і накресліть у зошиті сили, що дорівнюють 3,2 Н; 5,6 Н; 8 Н. Зіставте своє креслення з кресленнями однокласників. Чи відрізняються вони? Чому?

2. Канат, який тягнуть у протилежні боки дві людини, залишається нерухомим. Одна людина тягне канат із силою 300 Н. З якою силою тягне канат друга людина? Зобразіть на рисунку сили, що діють на канат. Чому дорівнює рівнодійна цих сил?

Друга людина тягне канат із силою 300 Н у протилежному напрямку.

Рівнодійна цих сил дорівнює 0 Н, оскільки сили рівні за модулем і протилежні за напрямком, що забезпечує стан рівноваги (канат залишається нерухомим).

На рисунку ці сили зображують як дві стрілки однакової довжини, спрямовані в протилежні боки від центру каната.

F₁ ←—————●—————→ F₂

3. Два хлопчики тягнуть санки, прикладаючи горизонтальні сили 50 і 70 Н, напрямлені вздовж однієї прямої. Яким може бути значення рівнодійної цих сил?

Рівнодійна цих сил може мати такі значення:

Якщо сили діють в одному напрямку:

• $R = 50 + 70 = 120 \, \text{Н}$.

Якщо сили діють у протилежних напрямках:

• $R = 70 - 50 = 20 \, \text{Н}$.

4. На рисунку зображено тіла та сили, що на них діють (1 клітинка — 1 Н). Перенесіть рисунок до зошита, для кожного випадку а–в знайдіть рівнодійну та зобразіть її.

а) 1 Н

б) 3 Н

в) 1 Н

5. Людина діє на підлогу із силою 800 Н. З якою силою людина діятиме на підлогу, якщо візьме в руки вантаж, який, зі свого боку, діє на людину із силою 200 Н? Відповідь поясніть за допомогою схематичного рисунка.

Якщо людина візьме вантаж, який діє на неї із силою 200 Н, то загальна сила, з якою людина діятиме на підлогу, дорівнюватиме сумі сили її власної ваги та сили вантажу:

$F_{\text{загальна}} = 800 \, \text{Н} + 200 \, \text{Н} = 1000 \, \text{Н}$.

Схематичний рисунок:

На рисунку потрібно зобразити:

• Вектор сили ваги людини (800 Н), спрямований вниз.
• Вектор сили ваги вантажу (200 Н), також спрямований вниз.
• Сумарний вектор сили (1000 Н), спрямований вниз від центру прикладання цих сил.

Рівнодійна цих сил становить 1000 Н і спрямована вертикально вниз.

6. Чи може рухатись автомобіль, якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до нього, напрямлена протилежно напрямку руху? Якщо може, наведіть приклад.

Так, автомобіль може рухатися, якщо рівнодійна всіх сил напрямлена протилежно напрямку його руху. У цьому випадку автомобіль буде сповільнюватися оскільки сила, що діє в напрямку руху (наприклад, сила тяги двигуна), менша за силу опору (тертя, опір повітря тощо).

Приклад:

Автомобіль їде прямою дорогою, але водій натискає на гальма. Сила гальмування перевищує силу тяги двигуна, і в результаті рівнодійна спрямована проти напрямку руху. Автомобіль продовжує рухатися за інерцією, але його швидкість поступово зменшується до повної зупинки.

7. На тіло діють три сили, напрямлені вздовж однієї прямої. Дві сили мають значення 30 і 50 Н. Яке значення може мати третя сила, якщо рівнодійна трьох сил дорівнює 100 Н? Скільки розв’язків має ця задача? Виконайте в зошиті відповідні схематичні рисунки.

Дано:

• F₁ = 30 H
• F₂ = 50 H
• R = 100 H

Розв’язання має 4 варіанти:

Варіант 1 і 8:

• Всі сили діють в одному напрямку
• F₃ = R - (F₁ + F₂) = 100 H - (30 H + 50 H) = 20 H

Варіант 2 і 7:

• F₃ діє в протилежному напрямку до F₁ і F₂
• F₃ = R + (F₁ + F₂) = 100 H + (30 H + 50 H) = 180 H

Варіант 3 і 6:

• F₂ діє в протилежному напрямку до F₁ і F₃
• F₃ = R + F₂ - F₁ = 100 H + 50 H - 30 H = 120 H

Варіант 4 і 5 (F₂ + F₃) - F₁:

• F₃ = (R + F₁) - F₂ = (100 H + 30 H) - 50 H = 80 H

Відповідь:

F₃ може дорівнювати 20 H, 180 H, 120 H або 80 H. Всього 4 розв’язки.