1.2. Внешние силы.

В этой главе сплошная среда рассматривается в ее конечном состоянии. Действующие на нее силы подразделяются на внешние и внутренние. Внешние силы представляют воздействия на точки среды тел, не включенных в рассматриваемый объем . Они могут быть массовыми или поверхностными.

Массовыми называют силы, действующие на каждую частицу среды. Вектор массовой силы, отнесенной к единице массы

среды, обозначается тогда будет силой, действующей на элементарную массу в объеме силой, действующей на единицу объема, объемной силой. Главный вектор и главный момент относительно начала координат массовых сил равны

Простейшим примером массовой силы служит сила тяжести

здесь единичный вектор восходящей вертикали, ускорение силы тяжести. При рассмотрении равновесия сплошной среды по отношению к движущимся осям в число массовых сил включается сила инерции переносного движения

где вектор переносного ускорения, равный геометрической сумме ускорения начала системы осей, вращательного и центростремительного ускорений вектор угловой скорости, — углового ускорения), Ускорение Кориолиса не включено в правую часть (1.2.3), так как среда покоится относительно движущихся осей. В частном случае равномерного вращения среды вокруг неподвижной оси массовой является «центробежная сила»

где радиус окружности, по которой вращается рассматриваемая частица среды, единичный вектор из центра этой окружности по ее радиусу. Начало вектора взято на оси вращения.

В случае потенциальных массовых сил

где потенциальная энергия поля массовых сил. Например, для поля силы тяжести и поля центробежной силы

Внешние поверхностные силы — силы, распределенные по поверхности О объема Поверхностная сила, отнесенная к единице площади этой поверхности, обозначается главный вектор и главный момент поверхностных сил равны

Через обозначается элемент площади поверхности О в отличие от элемента площади поверхности о, ограничивающей объем среды в начальном состоянии. Единичный вектор нормали к площадке направленный вовне -объема, обозначается отличие от единичного вектора нормали к вовне v-объема); называется вектором ориентированной площадки на на . Нормальная компонента силы и ее составляющая в плоскости, касательной к О, равны

Примером поверхностной силы может служить гидростатическое давление жидкости, в которую погружено тело:

Другой пример — распределенные по поверхности контакта реакции основания, на котором покоится тело.

Потенциальными являются поверхностные силы, сохраняющие неизменную величину и неизменное направление при деформировании тела из начального состояния в конечное. Тогда