§ 44. Как количественно определить действия тел друг на друга? Сила
Прежде всего найдем величину, которая характеризует взаимодействия тел, и определим ее свойства.
Величина, количественно определяющая те действия тел друг на друга, которые вызывают ускорения, называется силой.
Обратим внимание на то, что такое определение силы сразу указывает на ее происхождение и на результаты ее действия. Обе части определения одинаково важны.
Действительно, с одной стороны, сила есть количественная мера действий тел друг на друга. Это означает, что при решении практических задач мы, вводя какую-либо силу, каждый раз обязаны указать: 1) тело, которое создает эту силу; 2) тело, на которое она действует; 3) вид силы (тяготение, трение, упругость). Эта часть определения силы дает нам надежное средство контроля при решении задач, позволяет избежать ошибок при отыскании всех сил, действующих на данное тело.
С другой стороны, сила есть количественная мера тех действий, которые вызывают ускорения. Эта часть определения силы требует, чтобы уже в начале решения любой динамической задачи мы прежде всего правильно указывали все силы, которые могут участвовать в создании ускорений данного тела. Эта же часть определения силы позволяет по-новому сформулировать второй основной экспериментальный результат: сила есть причина появления ускорений.
Из этого определения следует, что сила должна характеризоваться не только модулем, но и направлением. Можно, изменяя действия тел, вызывать появление ускорений, разных и по модулю, и по направлению. Поэтому и сами действия тел тоже должны быть направленными. Значит, можно изображать силы направленными отрезками. В дальнейшем мы проверим, обладают ли они свойствами векторов.
Итак, действия тел друг на друга могут носить самый разнообразный характер. В соответствии с этим могут возникать силы разных видов. Вам знакомы силы тяжести, упругости, трения. Напомним определения каждой из этих сил.
Силой тяжести называется сила, с которой тело притягивается к Земле в данном месте. Под действием этой силы свободные тела падают на Землю.
Силой упругости называется сила, которая возникает при изменениях формы или объема тел. Примерами сил упругости являются сила действия растянутой или сжатой пружины, изогнутой пластины или доски, сила давления воздуха на стенки надутой камеры футбольного мяча и т. д.
Силой трения называется сила, возникающая на поверхности соприкосновения двух тел при их относительном движении. Такая сила трения скольжения направлена вдоль поверхности в сторону, противоположную направлению движения.
