воздушные шары и как плавают некоторые предметы.
Электростатическая сила покажется нам далекой. И действительно, в каждом кубе материи со стороной 1 мм заключено примерно сто миллиардов миллиардов атомов, то есть невозможно рассмотреть действие электростатической силы для каждого из них в отдельности, чтобы вывести результат для нашего масштаба. Так что придется обойтись эмпирическими законами, выведенными с помощью опытов. Эти законы не являются фундаментальными, ибо они лишь следствие электростатической силы.
1. Взаимодействие твердых тел
Сила реакции опоры
Когда мы стоим прямо и неподвижно, на нас действует сила почвы. Согласно формуле ma→; = F→; наш вес должен сообщать нам ускорение, направленное вниз: если этого не происходит, значит, сопротивление почвы полностью компенсирует наш вес.
Не существует никакого специального выражения, описывающего силу, не дающую нам провалиться сквозь землю: каждый раз эта сила такой мощности, чтобы объект не мог пройти сквозь опору (мы рассматривали причину этого на атомном уровне).
Таким образом, чем больше вес предмета, поставленного на поверхность, тем больше сила, с которой поверхность действует на тело, чтобы свести ускорение к нулю.
Если предмет ни в коем случае не может иметь перпендикулярного ускорения на плоской поверхности, зато он может иметь ускорение, направленное вдоль поверхности. Например, если мы положим кусок льда на наклонную поверхность (➙ рис. 4.1 а): часть его веса побуждает его пройти сквозь поверхность, но эта часть встречает противодействие поверхности. Другая часть веса влечет лед вниз по склону, эту часть ничто не уравновешивает, и лед скользит вниз. Теперь заменим лед на что-нибудь более шершавое, например на резину (➙ рис. 4.1 b): при условии, что склон будет не слишком крутым, мы убедимся, что резина останется на месте. Это означает, что на этот раз «что-то» оказывает некое дополнительное воздействие, которое мешает весу заставить тело пройти сквозь опору. Чтобы таким образом нейтрализовать действие веса, эта новая сила направлена вдоль склона и вверх.
Рис. 4.1 – Силы, действующие на лед и резину на наклонной поверхности
(b) – действие веса и реакция опоры вместе составляют силу, толкающую лед вниз по склону. (b) – в реакции опоры одна из составляющих сил, благодаря контакту с шершавой поверхностью, направлена вверх, что сводит общую силу к нулю.
В итоге мы можем разделить реакцию опоры на две составляющих:
• «нормальная» составляющая (перпендикулярная поверхности), которая не дает объекту пройти сквозь опору;
• тангенциальная составляющая (действующая вдоль поверхности), препятствующая скольжению объекта вдоль поверхности (➙ рис. 4.2).
Рис. 4.2 – Составляющие реакции опоры
Микроскопические аспекты контакта
Как
