on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 25 гостей.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

22.2. Силы реакции

 При соприкосновении тела могут деформироваться. Часто эти деформации могут быть чрезвычайно малыми, но тем не менее они приводят к возникновению сил упругости, которые в этом случае называются силами реакции. Как и все силы упругости, силы реакции направлены в сторону, противоположную возникшим деформациям. Если два тела могут скользить одно по другому без трения1, то такие тела называют гладкими. Для гладких поверхностей сила их взаимодействия направлена перпендикулярно поверхности их соприкосновения и называется силой нормальной реакции. Непосредственное вычисление сил реакции как проявление сил упругости затруднительно: для этого необходимо рассчитать деформации каждого тела, приводящие к возникновению равновесных сил упругости. В связи с этим при решении различных задач силы реакции, как правило, находят из условий равновесия или законов движения тел.
Рассмотрим простейшую ситуацию: твердый брусок массы m расположен на твердой горизонтальной поверхности (рис. 126).


рис. 126

 Под действием силы тяжести m брусок крайне незначительно начнет опускаться вниз, что приведет к небольшим деформациям как самого бруска, так и поверхности. В результате появятся силы упругости бруска и поверхности. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока сила упругости, действующая со стороны поверхности на брусок (то есть сила нормальной реакции) N, не уравновесит силу тяжести. Таким образом, в положении равновесия сила нормальной реакции оказывается равной по величине и противоположно направленной силе тяжести:
N = −mg.

 Опять подчеркнем, что этот вывод сделан на основании второго закона Ньютона. На основании третьего закона Ньютона можно утверждать: первое − сила тяжести равна силе, с которой брусок притягивает Землю; второе − сила упругости (реакции) N , действующая на брусок со стороны поверхности, равна по величине и противоположна силе упругости N/, с которой брусок действует на поверхность:
N = −N/.

 Встречающееся в некоторых неудачных учебных пособиях утверждение о том, что на поверхность действует сила тяжести бруска mg, является бессмысленным.
 Аналогичные рассуждения можно провести для сил, действующих на подвешенное тело. В этом случае сила тяжести mg, действующая на тело, уравновешивается силой упругости (называемой также силой натяжения) Т, возникающей в подвесе при его деформации (рис. 147).

рис. 127

 Во многих случаях деформации опоры или подвеса являются настолько малыми, что ими можно пренебречь, однако следует помнить, что именно эти деформации являются причиной возникновения сил реакции. Иными словами, мы встречаемся с ситуацией «пренебречь можно − объяснить нельзя».
 Сделаем несколько замечаний, связанных с понятием веса тела. Наиболее популярное определение этой физической величины следующее: вес тела − это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес вследствие притяжения к Земле. При таком определении сила веса ничем не отличается от силы реакции опоры и подвеса, поэтому введение дополнительного этого понятия является излишним. Понятие веса тела может быть оправдано с физиологической точки зрения. Дело в том, что человек и другие живые существа ощущают собственный вес как силы воздействия одних внутренних органов на другие. Именно с этими ощущениями связаны понятия перегрузки и невесомости. В дальнейшем мы не будем пользоваться понятием веса тела.

1Конечно, такая ситуация является идеализацией, точнее, надо говорить о возможности пренебрежения силами трения.