Сила – вектор. Еталон сили
Спостерігаючи прискорення, одержувані яким-небудь тілом під дією різних сил, ми помітимо, що прискорення можуть виявитися різними як за величиною, так і за напрямком. Значить, сили можна розрізняти за величиною і за напрямком: сила є векторна величина.
Для вимірювання величини сили необхідно, по-перше, вибрати еталон сили і, по-друге, встановити спосіб порівняння інших сил з еталоном, т. Е. Самий спосіб вимірювання сил. За еталон можна вибрати, наприклад, яку-небудь пружну силу. Так як пружні сили залежать від величини деформації, за еталон можна прийняти силу, з якою якась певна пружина, певним чином розтягнута, діє на тіло, прикріплене до одного з її кінців.
Такий еталон в принципі можна здійснити, наприклад, у вигляді циліндричної пружини, забезпеченою покажчиком, що дозволяє щоразу встановлювати одне і те ж розтягнення пружини (рис. 55). За направлення сили приймемо напрямок осі пружини. Наш еталон визначає, таким чином, як величину, так і напрям сили.
На практиці, однак, такий еталон сили незручний: пружні властивості пружини залежать від температури, можуть змінюватися з плином часу і т. П. Тому прагнуть вибрати еталон таким чином, щоб мінливість властивостей пружини не могла позначатися. Це можна зробити так. Виберемо яку-небудь пружину і підвісимо до неї якусь певну гирю. Гиря почне опускатися, розтягуючи пружину, поки та не розтягнеться до певної довжини, після чого розтягнення пружини припиниться і гиря зупиниться: сила тяжіння гирі виявиться врівноваженою силою пружності пружини.
Якби ми підвісили ту ж гирю до іншої пружині, то розтягнення було б іншим. Але сила, що діє з боку нової пружини на гирю, буде дорівнює силі, з якою діяла перша пружина, так як в обох випадках сили пружності пружини врівноважують силу тяжіння тієї ж гирі
(рис. 56). Таким чином, користуючись будь-якої певної обраної гирею, ми можемо встановити, як треба розтягувати будь-яку пружину для того, щоб вона діяла з певною силою, т. Е. Могла служити еталоном сили. Для отримання сили, рівної еталону, але спрямованої не по вертикалі вгору, а по будь-якому напрямку, можна використовувати нитку, перекинуту через спрямованої під будь-яким кутом до блок, як показано на рис. 57 (сила з боку нитки завжди діє уздовж нитки). Таким чином, важке завдання виготовлення та збереження еталонної пружини при певному розтягуванні ми замінюємо набагато простіший – виготовленням і збереженням еталонної гирі. За зразок такої гирі-еталона визнана платинова гиря, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг в Парижі і іменована кілограмом. Будь пружина, розтягнута підвішеною до неї гирею-еталоном, буде діяти з певною силою, яку називають кілограм-сила і позначають кГ.
Поряд з одиницею сили 1 кГ, нерідко застосовують одиницю сили в тисячу разів меншу (грам-сила, що позначається Г) і одиницю сили в тисячу разів більшу (тонна-сила, що позначається Т);
1 Т = 1000 кГ; 1 кГ = 1000 Г.
Визначення, дане нами силі в один кілограм, потребує уточнення. Справа в тому, що одна і та ж гиря викличе різне розтягнення однієї і тієї ж пружини залежно від того, де саме на поверхні Землі призвести досвід. Однак ця відмінність для різних точок земної поверхні невелике і тому ми поки не будемо приймати його до уваги.
До останнього часу сила, рівна 1 кГ, широко застосовувалася в техніці як одиниця сили. В даний час рекомендованої одиницею сили як у фізиці, так і в техніці є прийнята в системі СІ одиниця сили, приблизно в десять разів менша сили в 1 кГ (див. Нижче, § 45).
(2 votes, average: 3.50 out of 5)