Однородная сила тяжести
Силы
Третий закон Ньютона
Воздействие тел, друг на друга всегда носит характер взаимодействия. Если тело 2 действует на тело 1 с силой F12, то тело 1 действует на тело 2 с силой F21.
Третий закон Ньютона: силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по модулю и противоположны по направлению, т. е.
. (2.6)
Таким образом, силы всегда возникают попарно.
Подчеркнем, что силы, фигурирующие в соотношении (2.6), приложены к разным телам; поэтому они не могут уравновесить друг друга.
Наиболее фундаментальные силы, лежащие в основе всех механических явлений, – это силы гравитационные и электрические. Приведем выражения для этих сил в самом простом виде, когда взаимодействующие массы (заряды) покоятся или движутся с малой (нерелятивистской) скоростью.
Сила гравитационного притяжения, действующая между двумя материальными точками. В соответствии с законом всемирного тяготения эта сила пропорциональная произведению масс точек m1 и m2, обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними и направлена по прямой, соединяющей эти точки:
, (2.7)
где G – гравитационная постоянная.
Кулоновская сила, действующая между двумя точечными зарядами q1 и q2
, (2.8)
где r – расстояние между зарядами; k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В системе СИ 
, где e0 – электрическая постоянная.
В отличие от гравитационной силы кулоновская сила может быть как силой притяжения, так и силой отталкивания.
F = m g, (2.9)
где m – масса тела; g – ускорение свободного падения, g = 9.8 м/с2.
Заметим, что в отличие от силы тяжести вес Р– это сила, с которой тело действует на опору (или подвес), неподвижную относительно данного тела. Например, если тело с опорой (подвесом) неподвижны относительно Земли, то вес Рсовпадает с силой тяжести. В противном случае вес Р = m(g – a), где a– ускорение тела (с опорой) относительной Земли.
Упругая сила – сила, пропорциональная смещению материальной точки из положения равновесия и направленная к положению равновесия:
F = – k r, (2.10)
где r– радиус-вектор, характеризующий смещение частицы из положения равновесия; k – положительный коэффициент, зависящий от «упругих» свойств той или иной конкретной силы (коэффициент упругости).
Примером такой силы является сила упругой деформации при растяжении (сжатии) пружины или стержня; в соответствии с законом Гука эта сила определяется как
F = k Dl,
где Dl – величина упругой деформации или абсолютное удлинение тела.
Сила трения скольжения, возникающая при скольжении данного тела по поверхности другого тела,
F = m N, (2.11)
где m– коэффициент трения скольжения, зависящий от природы и состояния соприкасающихся поверхностей (в частности, от их шероховатости); N – сила нормального давления, прижимающая трущиеся поверхности друг к другу.
Сила F направлена в сторону, противоположную направлению движения данного тела относительно другого.
Сила сопротивления, действующая на тело при его поступательном движении в газе или жидкости. Эта сила зависит от скорости V тела относительно среды, причем направлена противоположно вектору V:
F = - r V, (2.12)
где r – положительный коэффициент, характерный для данного тела и данной среды (коэффициент сопротивления).