Вектор силы
Вектор силы показывает не только, насколько сильно тело действует на другое тело, но и в каком направлении это действие происходит. Поэтому силу изображают стрелкой: её длина задаёт модуль, а наконечник — направление.
Как изображают силу
Начало стрелки помещают в точку приложения силы — место, где тело испытывает действие. Стрелку направляют туда, куда действует сила. Например, сила тяжести направлена вертикально вниз, сила упругости — вдоль деформированного тела, а сила трения — противоположно движению или возможному движению. На рисунке длина стрелки может быть пропорциональна модулю: в масштабе 1 см = 2 Н сила 6 Н изображается стрелкой длиной 3 см.
Модуль и направление
Модуль — это числовое значение силы без указания направления. Если на тело действуют несколько сил, для решения задачи важно учитывать каждую стрелку: силы одного направления складываются, а противоположных направлений — вычитаются. Вектор силы входит в описание силы и помогает определить, изменится ли скорость тела или оно останется в покое.
Здесь \(\vec{F}\) — вектор силы, \(F\) — его модуль, а \(\vec{e}\) — единичный вектор, задающий направление. При разложении по взаимно перпендикулярным осям используют компоненты: \(F_x\) и \(F_y\).
Ящик тянут вправо силой 40 Н, а сила трения равна 15 Н и направлена влево. Вдоль горизонтали результирующая сила равна \(40-15=25\) Н и направлена вправо. При таком сравнении направление каждой силы определяют до вычислений.
Вектор силы и её модуль — не одно и то же. Запись \(\vec{F}\) содержит направление и числовое значение, а \(F=10\) Н сообщает только модуль. Также сила не является скоростью: у этих величин разные единицы измерения и физический смысл.
Сила 5 Н направлена вверх. Что изменится, если её заменить силой 5 Н, направленной вниз?
Главное
- Вектор силы имеет модуль, направление и точку приложения.
- Модуль силы измеряют в ньютонах и обозначают \(F\), а сам вектор — \(\vec{F}\).
- В задачах сначала изображают и сравнивают направления сил, затем складывают или вычитают их модули.