Модели физического тела и материальной точки
Если нам важно, как движется всё тело, а не отдельные его части, то мы будем рассматривать силу, действующую на физическое тело в целом. Например, столкнулись два бильярдных шара. Нас не интересует, что происходило с тем огромным количеством частиц шаров в месте контакта. Нам важно, как и куда полетят оба шара (см. рис. 33).
Рис. 33. Задача о бильярдных шарах
Поэтому мы можем применять модель: один шар действует с некоторой силой на второй шар. Используя модель, мы обязательно должны установить границы её применимости. И корректно работать модель будет только в этих рамках.
Например, можно ли рассматривать падающую воду как тело? Если это не тонкая струя, то для нахождения силы тяжести, времени падения можно применить модель тела, рассматривая воду как единое целое (см. рис. 34).
Рис. 34. Модель капли воды как единого целого
Но иногда нам нужно узнать форму, которую приобретёт вода, или посмотреть, сколько капель отделится за время падения (см. рис. 35).
Рис. 35. Отделившиеся капли
Тогда применение модели тела к воде нам не поможет. Используя модель физического тела, мы не можем оценить, что происходит с отдельными его частями.
Итак, вместо описания взаимодействия огромного количества отдельных частиц удобнее пользоваться упрощённой моделью. При этом важно понимать, какие ограничения имеет эта модель и когда её можно применять.
Давайте рассмотрим ещё одну физическую модель – материальную точку. Мы применяем её, если в рамках данной задачи нам не важны размеры физического тела. Например, при движении автомобиля из города в город его размеры слишком малы на фоне расстояния между городами (см. рис. 36).
|
|
|
Рис. 36. Автомобиль на карте между городами – пример материальной точки
Мы можем рассматривать его как материальную точку. Если же автомобиль паркуется, то размеры автомобиля сопоставимы с размерами окружающих объектов и модель материальной точки использовать нельзя (см. рис. 37).
Рис. 37. Модель материальной точки использовать нельзя
Чтобы рассмотреть движение одного тела, нужно рассмотреть силы, действующие только на это тело. Вспомним, что сила – векторная величина. Она имеет модуль и направление (см. рис. 38).
Рис. 38. Сила – векторная величина
Но для модели физического тела нужно знать ещё и точку приложения силы. Действуя на разные части тела, одна и та же сила будет менять их положение по-разному. Например, можно передвинуть шкаф, приложив к нему определённую силу. Но если приложить ту же силу достаточно высоко – шкаф может просто перевернуться (см. рис. 39).
Рис. 39. Точка приложения силы
Если же используется модель материальной точки, то указывать точку приложения силы бессмысленно. Можно считать, что все силы как раз и приложены к этой самой точке, за которую мы принимаем всё тело (см. рис. 40).
|
|
|
Рис. 40. Приложение сил к материальной точке
Используя модель материальной точки, мы не интересуемся относительным движением частей тела. Нам важно знать, как тело в целом будет двигаться под действием всех сил, действующих на него: если пол в квартире не даёт нам провалиться на этаж ниже, то не важно, к чему приложена сила реакции опоры пола: к подошвам, животу или голове (см. рис. 41).
Рис. 41. Точки приложения силы опоры
Вывод
Все силы, изучаемые в механике: сила упругости, сила трения, сила и тяжести и прочие – удобный способ описания взаимодействия тел. Подробнее о различных силах и видах взаимодействий вы узнаете из уроков данного раздела. На этом урок окончен, спасибо за внимание!
Список литературы
1. Соколович Ю. А., Богданова Г. С. Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание, передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.
2. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений. Базовый и профильный уровни – 19-е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 374 с.
|
|
|
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!