Есть много различных типов сил, которые управляют миром вокруг нас. Они держат атомы, которые составляют всю материю вокруг нас вместе, они держат нашу планету на орбите Солнца, и они не дают нашей атмосфере улететь в глубокий космос. Без них наша жизнь была бы совсем другой.
Силы можно разделить на две категории: контактные и бесконтактные . Бесконтактные силы включают в себя магнетизм и гравитацию. Контактные силы включают в себя трение и тягу.
Единица силы, ньютон , названа в честь английского ученого сэра Исаака Ньютона. Хотя история о Ньютоне и падающем яблоке, вероятно, не соответствует действительности, он был первым ученым, который описал гравитационную силу математически. В дополнение к своей работе над силой и движением Ньютон также внес большой вклад в оптику, математику и биологию.
Силы являются векторными величинами , то есть они имеют величину и направление. Мы можем показать силы, рисуя диаграммы сил, которые используют стрелки, чтобы показать направление, в котором действуют различные силы. Длина стрелки показывает величину силы. Также полезно пометить стрелку названием силы и ее размером в ньютонах (N).
Мы описываем силы как уравновешенные или несбалансированные. Сбалансированные силы возникают, когда силы равны и противоположны. Когда силы уравновешены, объекты остаются неподвижными (если они уже были неподвижны) или продолжают двигаться с постоянной скоростью. Когда силы не сбалансированы, объект начнет двигаться, если он был неподвижен. Если объект уже двигался, то он изменит скорость или направление. В первом примере, приведенном ниже, самолет будет продолжать движение в устойчивом полете с постоянной скоростью. Это связано с тем, что подъемная сила имеет ту же величину, но действует в направлении, противоположном весу.
Общая сила, действующая на объект, называется результирующей силой . В приведенном выше примере самолета пример «сбалансированных сил» не имеет результирующей силы. В примере с «несбалансированными силами» подъем и вес уравновешены, но тяга является большей силой, чем сопротивление. Таким образом, будет возникать результирующая сила в направлении тяги.
Полезно предоставлять контекст при разговоре о силах, потому что сами по себе силы могут быть довольно абстрактной идеей. Все ваши ученики будут испытывать силы в своей повседневной жизни. Объяснение сил в привычном контексте, например, на автомобиле или на велосипеде, может помочь студентам лучше понять, что они собой представляют. Чтобы бросить вызов своим студентам, предоставьте им незнакомый и сложный контекст, такой как пространство. Попросите студентов взглянуть на силу в разных точках путешествия астронавта в космос и снова домой.