Условия равновесия и закон равенства работ на простых механизмах ранее мы рассматривали без учета сил трения и веса механизмов. В действительности же всегда существует трение. На преодоление трения, поднятие самого механизма требуется совершить дополнительную работу.
Работу, совершенную приложенной силой в идеальных условиях (без учета трения, веса механизмов) назовем полезной работой, а работу с учетом всех дополнительных усилий – полной.
Термин «энергия» является чуть ли не одним из самых употребляемых современным человеком. В переводе с греческого слово «energeia» означает действие, деятельность. Чаще всего этот термин связывают с потребностями производства, необходимостью использования топлива, потреблением пищи, особенным (энергетическим) состоянием живого организма – «энергичный» человек.
Энергию обозначают буквой . В соответствии с различными формами движения в науке различают такие виды энергии: механическую, тепловую, химическую, электромагнитную, ядерную и другие виды энергии.
При взаимодействии тел друг с другом изменяется их кинетическая и потенциальная энергия. Если система замкнута и тела взаимодействуют только силами тяготения и упругости, то происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.
Рассмотрим это на следующих примерах:
- При падении тела с некоторой высоты его потенциальная энергия превращается в кинетическую. Но во всех его точках падения полная механическая энергия остается постоянной.
- в качающихся физическом и пружинном маятниках потенциальная и кинетическая энергии периодически переходят друг в друга.
Человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег, а острая кнопка легче входит в дерево, чем тупая. Почему?
Результат действия зависит не только от силы, но и от площади опоры на которую действует эта сила. Чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.
При откачивании воздуха из-под колокола воздушного насоса, оболочка шарика принимает форму шара. Такая форма шара «говорит» о одинаковом давлении по всем направлениям, что является следствием беспорядочного хаотического движения огромного числа молекул.
Итак, давление газа на стенки оболочки шара (на стенки сосуда, на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
Очевидно, что давление газа на стенку сосуда (или оболочку шарика)тем больше, чем чаще молекулы ударяют о стенку.
На жидкость действует сила тяжести, поэтому верхний слой жидкости всегда горизонтален. Он называется свободной поверхностью, т.к. не соприкасается со стенками сосуда. На этом основан принцип прибора получившего название «уровень», с помощью которого проверяют горизонтальную поверхность.
Газы не имеют свободной поверхности.
Вследствие действия силы тяжести на частицы жидкости или газа верхние слои давят на нижние и так далее. Следовательно, внутри жидкостей и газов существует давление, обусловленное весомостью самих жидкостей или газов.
В IV веке до нашей эры древнегреческий мыслитель Аристотель утверждал, что воздух не имеет массы. И только в 16 веке итальянский физик Галилео Галилей доказал, что воздух имеет массу. Из опыта он установил, что 1 м3 воздуха имеет массу 1,3 кг.
Не все планеты имеют атмосферу. Некоторые из них, например, Меркурий, а также спутник Земли – Луна, из-за маленькой силы тяготения не способны удерживать вокруг себя атмосферу. Поэтому они ее потеряли.
Каковы причины возникновения выталкивающей силы? Как объяснить то, что тело в воде имеет меньший вес? Почему дерево всплывает, а железо тонет, хотя объемы тел равны? …
Поскольку глубина погружения зависит от плотности тела, то для погружения подводной лодки заполняют балластные камеры водой, т.е. увеличивают массу, а одновременно с этим увеличивается и средняя плотность лодки, что приводит к погружению. Рыбы регулируют свою среднюю плотность изменением объема воздушного пузыря.
Знаем, что сила является векторной величиной. Вектор силы обозначают . Это означает, что сила – это величина, которая имеет не только численное значение, но и направление. Модуль силы – это скалярная величина, числовое значение силы. Модуль силы обозначают .