Параграф 31 Физика 7 класс Пёрышкин | Конспект

Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил

В реальных условиях на любое тело часто действуют сразу несколько сил. Например, на книгу, лежащую на столе, одновременно действуют сила тяжести и сила упругости стола, компенсирующие друг друга. Если силы действуют вдоль одной прямой, то их можно складывать или вычитать в зависимости от направления. Силы, направленные в одну сторону, суммируются, а силы, направленные в противоположные стороны, вычитаются. В таком случае говорят о равнодействующей силе — это сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно приложенных сил. Равнодействующая сила позволяет определить общее воздействие на тело.

Нахождение равнодействующей силы

Если на тело действуют две силы, направленные в одну сторону, их равнодействующая равна сумме модулей этих сил. Пример: если к пружине подвешен груз массой 102 г (1 Н) и добавлен груз массой 204 г (2 Н), то результирующая сила будет равна R=F1+F2=1 Н+2 Н=3 НR. Если силы направлены в противоположные стороны, то равнодействующая равна разности модулей этих сил: R=F2−F1​. Если силы равны по величине, но направлены в противоположные стороны, их равнодействующая будет равна нулю, и тело останется в состоянии покоя или будет двигаться равномерно. Пример: если на пружину подвешен груз с силой 3 Н вверх и груз с силой 3 Н вниз, то они полностью компенсируют друг друга.

Примеры с равнодействующими силами

Параграф описывает несколько примеров для лучшего понимания сложения сил. Один из них — две силы, действующие на груз с разных сторон (рис. 84). Если на подвешенный груз действует сила тяжести вниз и равная сила упругости пружины вверх, то равнодействующая равна нулю, и груз остаётся в равновесии. В другом примере, если две силы тянут тело вправо, равнодействующая направлена вправо и равна их сумме. Аналогично, если одна сила тянет вправо, а другая влево, равнодействующая направлена в сторону большей силы и равна разности модулей этих сил. Знание равнодействующей силы помогает предсказать движение тел под воздействием нескольких сил.

Графическое изображение равнодействующей силы

Для наглядного представления равнодействующих сил используют графики и векторы. Векторная диаграмма показывает, как складываются или вычитаются силы, и позволяет определить направление и величину результирующей силы. Векторы направлены в ту сторону, в которую действует сила, и их длина пропорциональна величине силы. Если векторы направлены в одну сторону, их длины складываются, а если в противоположные — вычитаются. Такой графический метод помогает понять взаимодействие сил и упростить расчёты, особенно в сложных системах с множеством сил. Примеры графических изображений часто используют в задачах на нахождение равнодействующей.

Условия равновесия тел

Если на тело действуют две силы, равные по модулю и направленные в противоположные стороны, то их равнодействующая равна нулю. В таком случае говорят, что силы уравновешены, и тело находится в состоянии равновесия. Это состояние покоя или равномерного движения сохраняется до тех пор, пока не появится другая сила, способная изменить равновесие. Состояние равновесия важно в механике, так как позволяет прогнозировать устойчивость конструкций и поведение тел в различных условиях. Примеры таких уравновешенных сил — сила тяжести и сила реакции опоры, действующие на покоящееся на столе тело.