Когда тело покоится на горизонтальной поверхности стола, на него действуют две основные силы, которые уравновешивают друг друга. Согласно первому закону Ньютона, если тело находится в состоянии покоя, то равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. 1. Сила тяжести ( или ) Эта сила обусловлена гравитационным притяжением Земли.
- Направление: Вертикально вниз, к центру Земли.
- Точка приложения: Центр тяжести тела.
- Формула: , где — масса тела, а — ускорение свободного падения (приблизительно м/с²).
2. Сила нормальной реакции опоры ( ) Эта сила возникает со стороны поверхности стола в ответ на давление тела. Она имеет электромагнитную природу (межмолекулярное отталкивание).
- Направление: Вертикально вверх, перпендикулярно поверхности стола.
- Точка приложения: Распределена по всей площади соприкосновения тела с поверхностью (в задачах прикладывается к центру площади контакта).
- Суть: Она препятствует «проваливанию» тела сквозь стол.
Взаимодействие и равновесие Для тела в состоянии покоя выполняется условие равновесия сил в векторном виде: В проекции на вертикальную ось (направленную вверх) это выглядит так: Важные уточнения
- Вес тела ( ): Часто путают силу тяжести и вес. Вес — это сила, с которой тело действует на стол. В данном случае по третьему закону Ньютона вес равен силе реакции опоры по модулю ( ), но приложен он к столу, а не к телу. Сила трения: Поскольку тело находится в покое и на него не действуют никакие сторонние горизонтальные силы, сила трения покоя в данной ситуации равна нулю. Выталкивающая сила воздуха (сила Архимеда): В строгом физическом смысле на тело также действует небольшая выталкивающая сила воздуха, направленная вверх. Однако в большинстве школьных и инженерных задач ею пренебрегают из-за ее малости по сравнению с силой тяжести.
Я могу составить для вас аналогичный разбор сил для случая, если стол будет наклонным или если на тело начнет действовать внешняя горизонтальная сила. Хотите рассмотреть такой вариант?