Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила (Роджерс) - страница 81
(фиг. 68). Если известны две силы, то можно вычислить величину и направление третьей. Этим пользуются при решении инженерных задач. Во многих конструкциях на каждую деталь, играющую важную роль, действуют как раз три силы. Чтобы конструкция была устойчивей, каждая деталь должна оставаться в состоянии покоя: сумма всех действующих на нее сил должна быть равна нулю. Таким образом, если к любой детали приложены три силы, мы строим для них замкнутый треугольник.
Фиг. 68.Три силы.
>а — три силы в равновесии; б — три силы не находятся в равновесии.
Рассмотрим теперь несколько примеров решения инженерных задач на сложение и разложение сил (задач статики). После того как вы разберете их вместе с нами, попытайтесь решить задачи, приведенные в конце главы.
Задача 1
Три мальчика тянут в разных направлениях в горизонтальной плоскости веревки, прикрепленные к большому железному кольцу (фиг. 69). Предположим, что на кольцо не действуют другие силы, даже сила тяжести. Каждый мальчик тянет веревку с силой 10 кГ, и кольцо остается в покое.
Фиг. 69.К задаче 1.
а) Чему равна величина суммы, тянущих сил?
б) Начертите векторную диаграмму сил, сложив эти силы.
в) Изобразите схему опыта, какой она выглядит сверху, и покажите направления действующих на кольцо сил.
г) Представьте себе, что один из мальчиков внезапно выпускает веревку из рук, а другие продолжают тянуть свои веревки. Каковы величина и направление суммы, сил, развиваемых двумя оставшимися мальчиками?
Пример А
Тяжелый маятник состоит из груза весом 4 кГ, подвешенного на веревке длиной 5 м, (фиг. 70). Груз оттягивается в сторону другой веревкой, посредством которой к грузу маятника прикладывают горизонтальную силу 3 кГ.
Фиг. 70.Общая схема, иллюстрирующая формулировку примера А.
1) Рассчитайте натяжение веревки маятника.
2) Какой угол образует маятник с вертикалью?
На груз маятника действуют три силы:
а) вес груза 4 кГ, направленный вертикально вниз;
б) горизонтальная сила натяжения 3 кГ;
в) натяжение веревки маятника неизвестной величины, направленное вдоль веревки вверх.
Чтобы рассчитать натяжение веревки маятника, построим две диаграммы; их нужно строить отдельно, ибо они относятся к совершенно разным вещам. Реальная схема — это рисунок, изображающий конструкцию, с которой мы имеем дело.
Эту схему можно изобразить в масштабе или просто нарисовать рисунок и указать на нем размеры. Диаграмма сил — это векторная диаграмма, на которой силы изображаются отрезками прямых. Диаграмму сил не следует строить над реальной схемой, хотя обе они могут быть сходны