6. СИЛЫ И МОМЕНТЫ сил

Силы. Векторную величину, являющуюся мерой механического действия одного материального тела на другое, называют силой [17].

Действие силы на материальное тело приводит к изменению скоростей точек этого тела или к изменению взаимного положения его частей. Согласно второго закону Ньютона произведение массы любой материальной точки на ее ускорение относительно инерциальной системы отсчета равно сумме всех сил действующих на данную точку со стороны других тел:

Сумма всех сил, действующих на механическую систему, образует главный вектор системы сил. В системе единиц СИ сила имеет размерность ница силы есть ньютон

Классификация сил. Перечислим некоторые из сил, которые приходится использовать при описании поведения механических систем, работы датчиков механических величин, при градуировке датчиков, при виброиспытаниях

Сила инерции I — величина, равная произведению пассы материальной точки на ее ускорение и направленная противоположно этому ускорению [17]. В соответствии с уравнением . В соответствии с уравнением (86) в подвижной системе координат

где сила инерции относительного движения; соответственно переносная и кориолисова силы инерции Сила всегда является фиктивной. Силы и тоже могут быть фиктивными. Однако для твердого тела в подвижной системе отсчета, связанной с самим телом, силы и не являются фиктивными и могут быть измерены (см. также том I, стр. 31—35).

Потенциальная сила — величина, равная градиенту скалярной функции потен циального силового поля и зависящая от координат и, может быть, от времени (см. подробнее в работе [12]). Примерами потенциальных сил являются сила тяготения и упругая сила. Сила ньютонианского тяготения (притяжения) есть центральная сила, пропорциональная массе материальной точки, на которую она действует, обратно пропорциональная квадрату расстояния между этой точкой и центром силы и направленная к центру силы [17]. Для материальной точки с мае

Упругая сила пружины (концы пружины в точках и 2 прикреплены к те действующая на тело в точке 1, при малых удлинениях пружины пропорцио нальна им и направлена по прямой, совпадающей с осью пружины,

В формулах (116) и есть радиус-векторы точек гравитационная постоянная; с — жесткость пружины; I — длина ненапряженной пружины

Сила тяжести сила, действующая на материальную точку, находящуюся вблизи земной поверхности, равная произведению массы этой точки на ускорение ее свободного падения в вакууме [17].

Сила тяжести равна геометрической сумме силы земного притяжения и переносной силы инерции обусловленной суточным вращением Земли:

где ускорение от силы тяготения; переносное ускорение от суточного вращения Земли. За номинальное значение ускорения свободного падения принимается его значение на широте 45°, равное

Диссипативные силы — силы сопротивления, зависящие от скоростей точек Механической системы и вызывающие убывание ее полной механической энергии, равной сумме кинетической и потенциальной энергий системы.

Гироскопическая сила — сила, линейно зависящая от скорости точки и направ ленная всегда перпендикулярно этой скорости. Работа гироскопической силы ьсегда Равна нулю. Силы, совершающие работу, могут быть измерены непосредственно, а силы, не совершающие работу, — только косвенно.

Моменты сил. Момент силы относительно точки есть величина, равная векторному произведению радиус-вектора, проведенного из данной точки в точку приложения силы, и этой силы. Момент силы относительно оси есть величина, равная

проекции на эту ось момента силы, взятого относительно любой точки оси [17], Момент системы сил равен сумме моментов всех сил механической системы. Моменты сил, как правило, не подвергают прямым измерениям Исключение составляют измерения при вращательном движении и угловых колебаниях относительно одной оси — измерения статического и динамического крутящих моментов.