Внутренние и внешние силы
Внутренние силы возникают при взаимодействии тел, включённых в выбранную систему, а внешние силы действуют на систему со стороны тел, которые в неё не входят. Поэтому одна и та же сила может быть внутренней или внешней — всё зависит от того, какие тела выбраны системой.
Системой называют одно тело или несколько тел, рассматриваемых вместе. Например, если системой являются мяч и Земля, сила притяжения между ними внутренняя. Если системой является только мяч, притяжение Земли к мячу — внешняя сила. Сила тяжести, трение, реакция опоры и сопротивление воздуха часто рассматриваются как внешние, но их статус определяется границами системы.
Главное различие
Внутренние силы действуют попарно: тела системы воздействуют друг на друга с равными по модулю и противоположными по направлению силами. Поэтому при сложении сил для всей системы их общий результат равен нулю:
Это не означает, что внутренние силы не влияют на движение отдельных тел. Они могут разгонять части системы, деформировать её или менять движение тел относительно друг друга. Для движения всей системы важны внешние силы. Если их результирующая равна нулю, полный импульс системы сохраняется.
Системой выбраны человек и лодка. Когда человек шагает вперёд, он толкает лодку назад. Силы взаимодействия человека и лодки — внутренние. Если сопротивлением воды пренебречь, внешняя горизонтальная сила отсутствует, поэтому лодка и человек получают противоположные изменения скорости.
«Внешняя» и «внутренняя» — это не названия отдельных видов сил. Например, сила трения может быть внешней для системы «брусок», если поверхность не включена в систему, и внутренней для системы «брусок + поверхность».
Системой выбраны автомобиль и Земля. Какой является сила притяжения Земли к автомобилю?
Коротко
- Внутренние силы действуют между телами одной системы, внешние — со стороны тел за пределами системы.
- Статус силы зависит от границ системы: их нужно указать до решения задачи.
- Для всей системы внутренние силы попарно компенсируются; изменение её импульса вызывают внешние силы.