Реши задание на изображении
Кратко: таблицу нужно заполнять не «по памяти», а по схеме: что это за сила → к какому телу приложена → как направлена → как считается. Вот заполнение:
| Сила | Обозначение | Определение | Как вычислить (формула с пояснением величин) | Направление | Точка приложения |
|---|---|---|---|---|---|
| Сила тяжести | \(F_{\text{тяж}}\) | Сила, с которой Земля притягивает тело. | \(F_{\text{тяж}}=mg\), где \(m\) — масса тела, \(g\approx 9{,}8\) Н/кг — ускорение свободного падения. | Вертикально вниз, к центру Земли. | Центр тяжести тела; у однородного тела — его геометрический центр. |
| Сила упругости | \(F_{\text{упр}}\) | Сила, возникающая при деформации тела и стремящаяся вернуть тело к исходной форме и размерам. | По закону Гука: \(F_{\text{упр}}=k\lvert\Delta l\rvert\), где \(k\) — жёсткость, \(\Delta l\) — удлинение или сжатие. В векторном виде: \(\vec F_{\text{упр}}=-k\vec x\). | Противоположно деформации — вдоль оси деформации. | В точке контакта или крепления: там, где деформированное тело действует на данное тело. |
| Вес тела | \(P\) | Сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. | При покое на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе: \(P=mg\). В общем случае \(P\ne mg\): при вертикальном ускорении \(a\) — \(P=m(g\pm a)\); в свободном падении \(P=0\). | На опору или подвес; для горизонтальной опоры — вертикально вниз. | На опору или подвес, в месте их контакта с телом. Не на само тело. |
| Сила трения | \(F_{\text{тр}}\) | Сила, возникающая при контакте тел и препятствующая их относительному движению или попытке сдвинуться. | Для трения скольжения: \(F_{\text{тр}}=\mu N\), где \(\mu\) — коэффициент трения, \(N\) — сила нормальной реакции опоры. На горизонтальной опоре без других вертикальных сил \(N=mg\), тогда \(F_{\text{тр}}=\mu mg\). Для покоя: \(0\le F_{\text{тр}}\le \mu N\), значение находится из условия равновесия. | Вдоль поверхности контакта, противоположно относительной скорости или стремлению сдвинуться. | В зоне контакта тел, вдоль поверхности соприкосновения. |
| Сила Архимеда | \(F_{\text{Арх}}\) | Выталкивающая сила, с которой жидкость или газ действует на погружённое в них тело; равна весу вытесненной жидкости или газа. | \(F_{\text{Арх}}=\rho_{\text{ж}}gV_{\text{погр}}\), где \(\rho_{\text{ж}}\) — плотность жидкости или газа, \(V_{\text{погр}}\) — объём погружённой части тела. | Вертикально вверх. | Центр погружённого объёма — центр водоизмещения. У полностью погружённого однородного тела он совпадает с геометрическим центром. |
Главное, что здесь нужно понять
Сила тяжести и вес — разные силы.
Сила тяжести приложена к телу, а вес — к опоре или подвесу. При покое на горизонтальной опоре они равны только по модулю: \(F_{\text{тяж}}=P=mg\).Сила упругости действует в месте деформации.
Если пружина растянута, она тянет тело обратно; если сжата — толкает в обратную сторону. Поэтому направление всегда против деформации.Формула \(F_{\text{тр}}=\mu N\) — для трения скольжения.
Силу трения покоя нельзя всегда считать по этой формуле: она может быть меньше \(\mu N\), и её находят из условия равновесия.Сила Архимеда зависит от объёма погружённой части, а не от всей массы тела.
Поэтому плавающее тело может быть частично погружено: \(V_{\text{погр}}\) меньше полного объёма.
Проверка
Размерности сходятся:
\[ [mg]=\text{кг}\cdot\frac{\text{Н}}{\text{кг}}=\text{Н}, \qquad [\mu N]=\text{Н}, \qquad [\rho gV]=\frac{\text{кг}}{\text{м}^3}\cdot\frac{\text{Н}}{\text{кг}}\cdot \text{м}^3=\text{Н}. \]
Значит, все формулы дают силу в ньютонах.
