неделя, 15 януари 2012 г.

ТРЕТИ ПРИНЦИП НА МЕХАНИКАТА

ТРЕТИ ПРИНЦИП НА МЕХАНИКАТА
  1. Действие и противодействие
На фигурата е показан плувец, който се оттласква с крака от стената на басейна и започва да плува навътре.
 
                                             
 По време на тласъка краката действат на стената със сила F1.  Тя е приложена към стената и не може да задвижи плувеца. Както знаем, неподвижнети тела започват да се движат само под действие на сили, които са приложени върху тях самите, а не върху други тела. Движението на плувеца показва, че стената от своя страна му действа с друга сила F2, насочена по посока на движението, т.е. навътре към басейна. Ще наречем силата F1 – сила на действие, а F2 – сила на противодействие. Двете сили имат противоположни посоки и са приложени към различни тела. Сили на действие и противодействие възникват и когато забиваме гвоздей с чук.
 
                                                               
При удара чукът действа със сила F1, която го забива в дъската. От своя страна гвоздеят противодейства на чука със сила F2, която е приложена към чука и променя неговата скорост: след удара тя става нула.
В разгледаните два примера силите на действие и противодействие довеждат до изменения в движението на телата. В други случаи е възможно те да предизвикат само деформация ако дръпнем в противоположни посоки два закачени един към друг силомера, пружините им ще се разтегнат.
                                                                                               
По скалите на силомерите виждаме, че те измерват равни по големина сили. Следователно силата F1, с която първият силомер действа на втория, е равна по големина на силата F2, с която вторият силомер противодейства на първия. Двете сили имат противоположни посоки.
  2.Трети принцип на механиката
Разгледаните примери, както и много други опити и наблюдения, ни обеждават, че при взаимодействието на две тела винаги възникват две сили: сила на действие и сила на противодействие. Като обобщава резултатите от многобройните опити и наблюдения, Нютон формулира третия принцип на механиката:

Ако едно тяло действа на друго тяло със сила, то винаги второто тяло противодейства на първото с равна по – големина и противоположна по посока сила.

Ние знаем, че две равни по  големина и противоположни по посока сили се уравновесяват. Например Архимедовата сила FA  уравновесява силата на тежестта G и бучката лед плава в чашата с вода. Две сили могат да се уравновесяват само ако са приложени към едно и също тяло,  какъвто е слаучая с леда. Силата на действие е силата на противодействие винаги са приложени към различни тела, поради което не се уравновесяват. Всяка от тях предизвиква деформация или променя движението единствено на тялото към което е приложена. Не е възможно действие без противодействие.
  3. Взаимодействие на тяло и опора
На всички тела, които са в близост до земната повърхност, действа силата на тежастта G = mg, където - масата на тялото, а – земното ускорение. Когато тялото се намира в покой върху хоризонтална опора, то действа на опората със сила на натиск Р, наречена тегло на тялото.
  
                                                
С помощта на третия принцип на механиката ще докажем, че теглото е равно по големина на силата на тежестта. Ще разгледаме взаимодействието на тялото с опората. След като тялото действа на опората със силата на своето тегло Р, съгласно с третия принцип на механиката опората противодейства на тялото с равна по големина и противоположна по посока сила N = P. Силата N се нарича сила на реакция на опората. Тя е насочена вертикално нагоре и е приложена към тялото. Следователно на тялото действат две сили с противоположни посоки: силата на тежестта G и силата на реакция на опората N. Тъй като тялото е в покой, можем да направим извода, че двете сили взаимно се уравновесяват: N = G от горните две равенства следва, че P = G, т.е теглото е равно по големина на силата на тежестта. Двете сили имат и еднакви посоки: силата на тежестта е приложена към тялото, а теглото – върху опората.
  4. Реактино движение
 С помощта на третия принцип на механиката се обяснявя действието реактивните двигатели на ракетите и съвременните самолети. При изгарянето на горивото се получават газове. Ракета действа на газовете с голяма сила F и ги изхвърля навън през соплото си.
 
                                                 
Съгласно с третия принцип на механиката газовете противодействат на ракетата с равна по големина и противоположна по посока сила FR, която движи ракетат с ускорение. Такова движение се нарича реактивно, а силата FR, която го поражда – реактивна сила. Благодарение на реактивната сила космическите кораби извършват маневри в безвъздушното простронство. Посоката на реактивната сила е противоположна на посоката, в която изтичат газовете. Чрез соплото посоката на движение на газовете може да се изменя, което веднага променя посоката на реактивната сила и дава възможност да се управлява корабът.

1 коментар: