Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны?
Чтобы найти равнодействующую двух сил, действующих на тело по одной прямой в противоположные стороны, проведём опыт (рис. 79).
рис. 79. Нахождение равнодействующей двух сил, действующих на тело в противоположные стороны
Тело − столик динамометра. Поставим на столик гирю весом 5 Н, т.е. подействуем на него силой 5 Н, направленной вниз (рис. 79, а). Привяжем к столику нить и подействуем на него с силой, равной 2 Н (рис. 79, б), направленной вверх. Тогда динамометр покажет силу 3 Н. Эта сила есть равндействующая двух сил: 5 Н и 2 Н.
Равндействующая двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил (рис. 80).
R = $F_{2}-F_{1}$, где R − равнодействующая сил, действующих на тело, $F_{1}$ и $F_{2}$ − приложенные силы.
рис. 80. Графическое изображение равнодействующей двух сил, действующих на тело в противоположные стороны
Для решения задачи о равнодействующей двух сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, важно понимать основные физические понятия, такие как сила, направление силы и правила сложения сил.
Сила — это векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие тел и вызывающая изменение их движения или состояния покоя. Векторная величина означает, что сила имеет не только величину (модуль), но и направление.
Равнодействующая сила — это сила, которая заменяет действие нескольких сил, приложенных к телу, и вызывает такое же изменение движения тела, как все эти силы вместе. При определении равнодействующей сил важно учитывать их направление, так как силы складываются векторно.
В данной задаче силы действуют по одной прямой, но направлены друг против друга. Это упрощает задачу, так как в таком случае для нахождения равнодействующей силы нужно учитывать два правила:
Если силы направлены в одну сторону, то их равнодействующая определяется как сумма модулей этих сил:
$$
F_{\text{равн}} = F_1 + F_2
$$
где $ F_1 $ и $ F_2 $ — модули двух сил.
Если силы направлены в противоположные стороны, то их равнодействующая определяется как разность модулей этих сил:
$$
F_{\text{равн}} = |F_1 - F_2|
$$
Здесь $ F_1 $ и $ F_2 $ — модули сил. Важно правильно выбрать, какая из сил больше, чтобы равнодействующая имела правильное направление. Если сила $ F_1 $ больше, то равнодействующая будет направлена в ту же сторону, что и сила $ F_1 $. Если $ F_2 $ больше, то равнодействующая будет направлена в ту же сторону, что и сила $ F_2 $.
Примерный порядок действий для решения задачи:
1. Определить модули сил $ F_1 $ и $ F_2 $.
2. Установить направление каждой силы: одна направлена, например, вправо, а другая — влево.
3. Выяснить, какая из сил больше по модулю.
4. Найти разность модулей сил ($ |F_1 - F_2| $).
5. Установить направление равнодействующей силы — оно совпадает с направлением большей по модулю силы.
Дополнительные теоретические положения:
− Если силы равны по модулю ($ F_1 = F_2 $) и направлены в противоположные стороны, то равнодействующая сила будет равна нулю ($ F_{\text{равн}} = 0 $). Это условие состояния равновесия.
− Единицей измерения силы в системе СИ является ньютон (Н). Один ньютон — это сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с².
Таким образом, для нахождения равнодействующей двух противодействующих сил нужно учитывать их направления, модули и использовать правила векторного сложения.
Пожауйста, оцените решение
