* * *
ПРИМЕР 1. На рис. 2.15 изображена книга, лежащая на столе. Сколько бы эти предметы ни находились в контакте, каждый будет оказывать действие на другой: книга действует с силой на стол, а стол действует с силой на книгу. Величины сил будут одинаковыми, а векторы — противоположными по направлению. Назовем силы условно: «книга на стол» (КС) и «стол на книгу» (СК). Вектор КС приложен к столу, и его источником является давление книги, направленное вниз, и равное, в данном случае, весу книги. Вектор СК приложен к книге и является результатом сопротивления стола на книгу, направленного вверх, с силой, равной КС. Силы КС и СК относятся к паре «действие-реакция» как силы реакции или контактные силы.
Рис. 2.15.Силы реакции опоры и «книга на стол» (КС) и «стол на книгу» (СК)
* * *
Важно отметить, что в любой паре сил точки приложения находятся на разных предметах, но не на одном, как неправильно показано на рис. 2.14. На рис. 2.15 книга действует на стол, и стол одновременно действует на книгу. Пара взаимодействия или силы реакции в этом случае всегда будет носить противоположные имена. На рис. 2.3 векторы назывались «коробка на левую кисть» и «коробка на правую кисть». Поскольку силы действуют парами, а контактирующие предметы всегда действуют с силой друг на друга, мы должны иметь также две дополнительных силы, называемые «правая кисть на коробку» и «левая кисть на коробку». Каждый из этих векторов приложен к коробке и направлен вверх с величиной усилия в 1 кг.
Поскольку сила тяжести в реальности на предмет не действует, то можно подумать, что реакция силы тяжести, или сила «земля на предмет», не имеет пары. Сила тяжести тоже должна иметь силу реакции. Земля притягивает все предметы, имеющие массу; аналогичным образом, все предметы тоже притягивают Землю с силой, равной по величине и противоположной по направлению. Поскольку притяжение Земли маленьким предметом представляется несравнимым с действием Земли на маленький предмет, силой действия «объект-Земля» обычно пренебрегают (она как бы не существует). Мы же можем продолжать считать, что на все, касающееся тела, оказывается сила реакции, т. е. имеется взаимодействующая пара.
Когда объясняют силы, действующие на предмет или набор предметов, следует помнить, что:
• силы, действующие на предмет, исходят от объектов, которые соприкасаются с этим предметом;
• сила тяжести действует на все предметы;
• каждый раз, когда предметы входят в контакт, они действуют друг на друга с силой (все силы действуют парами).
2.4. Равновесие