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01-02-01
力学中常见的几种力

  架起的扑克和靠在墙上的梯子不会滑倒,是因为摩擦力,扑克和梯子与水平面所成的角度太小时,它们会倾倒,你们知道为什么吗?

  物体的运动状态发生了变化,便是有了加速度。那么,是什么使物体运动状态发生变化呢?回答是其它物体所作用的力。

    
  经验告诉我们,要使静止的物体开始运动,或使运动物体的速度发生改变,都需要施以某种作用。于是人们在实践中逐步形成了一个概念来表述物体间的相互作用,这就是“力”。

  力既是代表物体之间的一种相互作用,那么,任何一个物体所受的力必然来自周围的其他物体。因此,我们在谈到一个力时,应该明确指出这个力是由哪个物体所施的,同时又是作用在哪个物体上的

  力的大小通常可用测力计(例如弹簧秤)测定。在国际单位制中,力的单位是N(牛顿)。

  要完全确定一个力,必须同时指出力的大小、方向和作用点(即它作用在物体上的着力点),这就是力的三要素。力是矢量,要分析力,应该学习画示力图

  由于力是矢量,因此可按照矢量合成和分解的平行四边形法则求合力求分力

  力作为物体间的一种相互作用,我们可按其作用的性质和方式,把力分成万有引力(重力)、弹性力、摩擦力等最常见的三种力。

 

      
  重力是地球对其附近物体的一种吸引力,即地球与物体之间的万有引力。由于重力来源于地球对物体的引力,因此地球表面附近的一切物体,不论是处于静止或运动状态,都要受到重力的作用。

  广义地说,任何天体使物体落向该天体表面的力,都称“重力”,如月球重力等。

  我们以后在分析物体受力情况时,必须考虑到物体所受的重力。重力通常用W表示,其方向铅直向下。

 

   弹性力是物体在外力作用下发生形变,物体内部产生企图恢复原来形状的力,它的方向要根据物体形变的情况来决定。弹性力产生在直接接触的物体之间。

  1.弹簧的弹性力
  实验表明,在弹簧的形变(伸长或压缩)较小时,弹性力为

F= -kx

  2.物体间相互挤压而引起的弹性力
  实验表明,在弹簧的形变(伸长或压缩)较小时,这种挤压弹性力总是垂直于物体间的接触面或接触点的公切面,故亦称为法向力。

  3.绳子的拉力
  它是在绳子受拉而发生拉伸形变时所引起的。

 

    
  摩擦力产生在直接接触的物体之间,并以两物体之间是否有相对运动或相对运动的趋势为先决条件。摩擦力的方向沿两物体接触面的切线方向,并与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。

  1.静摩擦力
  静摩擦力fs的大小介于零与最大静摩擦力fmax之间

0<fs≤fmax
fmax=μN

μ′称为静摩擦系数,它与两物体接触面的材料性质、粗糙程度、干湿情况等因素有关,通常由实验测定。N为法向支承力的大小。

  2.滑动摩擦力
  当作用于上述物体的力F超过最大静摩擦力而发生相对滑动时,两接触面之间的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与两物体之间相对滑动的方向相反。

frμN

μ称为滑动摩擦系数,通常它比静摩擦系数稍小一些,计算时一般可不加区别,近似地认为μμ

  3.粘性阻力
  固体在流体(液体、气体等)中运动,或流体内部的各部分之间存在相对运动时,流体与固体之间或流体内部相互之间也存在着另一种摩擦力,即粘性阻力。