Складання двох сил, спрямованих по одній прямій
У більшості випадків, з якими ми зустрічаємося в житті, на тіло діє не одна, а відразу декілька сил. Так, наприклад, на парашутиста, що спускається на землю, діють сила тяжіння і сила опору повітря. На тіло, що висить на пружині, діють дві сили: сила тяжіння і сила пружності пружини.
У кожному подібному випадку можна замінити кілька сил, насправді прикладених до тіла, однією силою, рівноцінної за своєю дією цим силам.
Сила, яка виробляє на тіло таку ж дію, як кілька одночасно діючих сил, називається рівнодіючої цих сил.
До пружини один під іншим підвісимо два вантажі масою 102 і 204 г, т. Е. Вагою 1 і 2 Н (рис. 77, а). Відзначимо довжину, на яку розтягнулася пружина. Знімемо ці вантажі, замінимо одним вантажем, який розтягує пружину на таку ж довжину (рис. 77, б). Вага цього вантажу виявляється рівним 3 Н.
З досвіду випливає, що: рівнодіюча сил, спрямованих по одній прямій в одну сторону, спрямована в ту ж сторону, а її модуль дорівнює сумі модулів складових сил.
На малюнку 78 рівнодіюча сил, що діють на тіло, позначена буквою R, а доданки сили – буквами F1 і F2. В цьому випадку
Знаходження рівнодіючої двох сил, що діють на тіло в протилежні сторони
R = F1 + F2.
З’ясуємо тепер, як знайти рівнодіючу двох сил, що діють на тіло по одній прямій в різні боки. Тіло – столик динамометра. Поставимо на столик гирю вагою 5 Н, т. Е. Подействуем на нього силою 5 Н, спрямованої вниз (рис. 79, а). Прив’яжемо до столика нитку і подействуем на нього з силою, рівною 2 Н (рис. 79, б), спрямованої вгору. Тоді динамометр покаже силу 3 Н. Ця сила є рівнодіюча двох сил: 5 Н і 2 Н.
Отже, рівнодіюча двох сил, спрямованих по одній прямій в протилежні сторони, спрямована в бік більшої за модулем сили, а її модуль дорівнює різниці модулів складових сил (рис. 80):
Графічне зображення рівнодіючої двох сил, що діють на тіло в протилежні сторони
R = F2 – F1.
Якщо до тіла прикладені дві рівні і спрямовані протилежно сили, то рівнодіюча цих сил дорівнює нулю. Наприклад, якщо в нашому досвіді за кінець нитки потягнути силою 5 Н, то стрілка динамометра встановиться на нульовому діленні. Рівнодіюча двох сил в цьому випадку дорівнює нулю:
R = 5 Н – 5 Н,
R = 0.
Тіло під дією двох рівних і протилежно спрямованих сил буде перебувати в спокої або рухатися рівномірно і прямолінійно.
Наприклад, у спокої знаходяться тіла, зображені на малюнку 77, так як рівнодіюча сил тяжкості і пружності, що діють на вантажі, дорівнює нулю.
Питання
1. Наведіть приклади дії на тіло декількох сил.
2. Яку силу називають рівнодіючої кількох сил?
3. Опишіть досвід, в якому визначають рівнодіючу двох сил, спрямованих по одній прямій в одну сторону. Чому дорівнює ця рівнодіюча?
4. Чому дорівнює рівнодіюча двох сил, спрямованих по одній прямій в протилежні сторони?
5. Як буде рухатися тіло під дією двох рівних протилежно спрямованих сил?
(2 votes, average: 3.00 out of 5)