力是看不見摸不著的,它是人們在長期生產實踐中,觀察物體之間相互作用的表面現象而抽象出來的概念。這裡所說的相互作用,僅指物體間的機械作用,這種機械作用的結果,總伴隨著物體機械運動狀態發生變化(包括變形)的表面現象。由此力的定義為:力是物體間的機械作用,這種作用使物體的機械運動狀態發生變化或使物體的形狀發生變化。
物體間相互作用的方式,有的是直接接觸,例如:機車對車廂的牽引力、物體表面之間的摩擦力等;也有的不是直接接觸,例如:地球對物體的吸引力、磁性物體間的引力和斥力等。
實踐表明,力對物體的作用效果決定於三個要素:力的大小、力的方向、力的作用點。改變任何要素都會改變力對物體的作用效果。
我們用帶箭頭的直線段表示力向量的三要素,向量的長度(AB)按一定比例尺表示力的大小;向量的方向表示力的方向;向量的始端(點A)表示力的作用點。向量AB所沿著的直線表示力的作用線。我們常用黑體字母F表示力的向量,而用普通字母F表示力的大小。
為了衡量力的大小,必須確定力的單位。在國際單位制(SI制)中,以“牛頓”作為力的單位,記作N。有時也以“千牛頓”作為單位,記作k N。在工程單位制中,力的常用單位是“公斤力”,記作kgf;有時也採用“千公斤力”即“噸力”,記作tf。本書採用國際單位制。牛頓和公斤力的換算關係是
1kgf≈9.8 N
力是物體間的相互作用,因此它們必然是成對出現的。一物體以一力作用於另一物體上時,另一物體必以一個大小相等、方向相反且沿同一作用線的力作用在此物體上。即作用力和反作用力大小相等、方向相反,分別作用在兩個物體上。
力的起源
兩個物體之間或者兩個系統之間什麼情況下會產生力呢?有且只有它們二者之間存在不平衡,換句話說,兩者只有存在不平衡才會有力的產生。不論是引力,電磁力,強力,弱力,還是宇觀或者微觀,這個定義皆適用。
力系
所謂力系,是指作用於物體上的一群力。
按照力系中各力的作用線是否在同一平面內來分,可將力系分為平面力系和空間力系兩類;按照力系中各力的作用線是否相交來分,力系可分為匯交力系、平行力系和任意力系三類。
平面匯交力系指各力的作用線都在同一平面內,且匯交於一點的力系。
平面任意力系指作用在物體上的力都分佈在同一平面內,或近似地分佈在同一平面內,但它們的作用線任意分佈不交於一點的力系。
約束和約束反力
有些物體,例如:飛行的飛機、炮彈和火箭等,它們在空間的位移不受任何限制。位移不受限制的物體稱為自由體。而有些物體,例如:機車、電機轉子、吊車鋼索上懸掛的重物等,它們在空間的位移都受到一定的限制。機車受鐵軌的限制,只能沿軌道運動;電機轉子受軸承的限制,只能繞軸線轉動;重物受鋼索的限制,不能下落。位移受到限制的物體稱為非自由體。對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束。例如,鐵軌對於機車,軸承對於電機轉軸,吊車鋼索對於重物等,都是約束。
既然約束阻礙著物體的運動,也就是約束能夠起到改變物體運動狀態的作用,所以約束對物體的作用,實際上就是力,這種力稱為約束反力。因此,約束反力的方向必與該約束所能阻礙的運動方向相反。應用這個準則,可以確定約束力的方向或作用線的位置。至於約束反力的大小總是未知的。在靜力學問題中,約束反力和物體受的其他已知力(稱主動力)組成平衡力系。因此可用平衡條件求出約束反力。[2]
在物理學中,力是任何導致自由物體歷經速度、方向或外型的變化的影響。力也可以藉由直覺的概念來描述,例如推力或拉力,這可以導致一個有質量的物體改變速度(包括從靜止狀態開始運動)或改變其方向。一個力包括大小和方向,這使力是一個向量。
加速力的相關概念包括使物體速度增加的推進力,使任何物體減速的阻力,與改變對軸的轉速的力矩。當力不會一致地作用在物體的所有地方時為應力,此技術術語的影響是會造成物體的形變。當應力可以持續的作用在固態物體上時,會逐漸的使其變形,在流體中,應力決定了其壓力與體積的改變數。
現代對量子力學的瞭解與技術可以加速粒子到接近光速,粒子物理學設計了標準模型來描述比原子還要小的粒子之間的力。標準模型預測交換被稱作規範玻色子的粒子是力的發射與吸收的基礎意義。只有四種主要交乎作用是已知的:依強度排序為強力、電磁力、弱力、引力
力是看不見摸不著的,它是人們在長期生產實踐中,觀察物體之間相互作用的表面現象而抽象出來的概念。這裡所說的相互作用,僅指物體間的機械作用,這種機械作用的結果,總伴隨著物體機械運動狀態發生變化(包括變形)的表面現象。由此力的定義為:力是物體間的機械作用,這種作用使物體的機械運動狀態發生變化或使物體的形狀發生變化。
物體間相互作用的方式,有的是直接接觸,例如:機車對車廂的牽引力、物體表面之間的摩擦力等;也有的不是直接接觸,例如:地球對物體的吸引力、磁性物體間的引力和斥力等。
實踐表明,力對物體的作用效果決定於三個要素:力的大小、力的方向、力的作用點。改變任何要素都會改變力對物體的作用效果。
我們用帶箭頭的直線段表示力向量的三要素,向量的長度(AB)按一定比例尺表示力的大小;向量的方向表示力的方向;向量的始端(點A)表示力的作用點。向量AB所沿著的直線表示力的作用線。我們常用黑體字母F表示力的向量,而用普通字母F表示力的大小。
為了衡量力的大小,必須確定力的單位。在國際單位制(SI制)中,以“牛頓”作為力的單位,記作N。有時也以“千牛頓”作為單位,記作k N。在工程單位制中,力的常用單位是“公斤力”,記作kgf;有時也採用“千公斤力”即“噸力”,記作tf。本書採用國際單位制。牛頓和公斤力的換算關係是
1kgf≈9.8 N
力是物體間的相互作用,因此它們必然是成對出現的。一物體以一力作用於另一物體上時,另一物體必以一個大小相等、方向相反且沿同一作用線的力作用在此物體上。即作用力和反作用力大小相等、方向相反,分別作用在兩個物體上。
力的起源
兩個物體之間或者兩個系統之間什麼情況下會產生力呢?有且只有它們二者之間存在不平衡,換句話說,兩者只有存在不平衡才會有力的產生。不論是引力,電磁力,強力,弱力,還是宇觀或者微觀,這個定義皆適用。
力系
所謂力系,是指作用於物體上的一群力。
按照力系中各力的作用線是否在同一平面內來分,可將力系分為平面力系和空間力系兩類;按照力系中各力的作用線是否相交來分,力系可分為匯交力系、平行力系和任意力系三類。
平面匯交力系指各力的作用線都在同一平面內,且匯交於一點的力系。
平面任意力系指作用在物體上的力都分佈在同一平面內,或近似地分佈在同一平面內,但它們的作用線任意分佈不交於一點的力系。
約束和約束反力
有些物體,例如:飛行的飛機、炮彈和火箭等,它們在空間的位移不受任何限制。位移不受限制的物體稱為自由體。而有些物體,例如:機車、電機轉子、吊車鋼索上懸掛的重物等,它們在空間的位移都受到一定的限制。機車受鐵軌的限制,只能沿軌道運動;電機轉子受軸承的限制,只能繞軸線轉動;重物受鋼索的限制,不能下落。位移受到限制的物體稱為非自由體。對非自由體的某些位移起限制作用的周圍物體稱為約束。例如,鐵軌對於機車,軸承對於電機轉軸,吊車鋼索對於重物等,都是約束。
既然約束阻礙著物體的運動,也就是約束能夠起到改變物體運動狀態的作用,所以約束對物體的作用,實際上就是力,這種力稱為約束反力。因此,約束反力的方向必與該約束所能阻礙的運動方向相反。應用這個準則,可以確定約束力的方向或作用線的位置。至於約束反力的大小總是未知的。在靜力學問題中,約束反力和物體受的其他已知力(稱主動力)組成平衡力系。因此可用平衡條件求出約束反力。[2]
在物理學中,力是任何導致自由物體歷經速度、方向或外型的變化的影響。力也可以藉由直覺的概念來描述,例如推力或拉力,這可以導致一個有質量的物體改變速度(包括從靜止狀態開始運動)或改變其方向。一個力包括大小和方向,這使力是一個向量。
加速力的相關概念包括使物體速度增加的推進力,使任何物體減速的阻力,與改變對軸的轉速的力矩。當力不會一致地作用在物體的所有地方時為應力,此技術術語的影響是會造成物體的形變。當應力可以持續的作用在固態物體上時,會逐漸的使其變形,在流體中,應力決定了其壓力與體積的改變數。
現代對量子力學的瞭解與技術可以加速粒子到接近光速,粒子物理學設計了標準模型來描述比原子還要小的粒子之間的力。標準模型預測交換被稱作規範玻色子的粒子是力的發射與吸收的基礎意義。只有四種主要交乎作用是已知的:依強度排序為強力、電磁力、弱力、引力