Síla těla - Body force
Tělo síla je síla, která působí v celém objemu tělesa. Síly způsobené gravitací , elektrickými poli a magnetickými poli jsou příklady tělesných sil. Síly těla kontrastují s kontaktními silami nebo povrchovými silami, které působí na povrch objektu.
Normální síly a smykové síly mezi objekty jsou povrchové síly , které působí na povrch objektu. Všechny kohezní povrchová přitažlivosti a kontaktní síly mezi objekty jsou také považovány za povrchových sil.
Fiktivní síly jako odstředivá síla , Eulerova síla a Coriolisův efekt jsou také příklady tělesných sil.
Definice
Kvalitativní
Síla těla je prostě druh síly, a má tedy stejné rozměry jako síla , [M] [L] [T] -2 . Často je však vhodné hovořit o tělesné síle z hlediska síly na jednotku objemu nebo síly na jednotku hmotnosti . Pokud je zajímavá síla na jednotku objemu , označuje se to jako hustota síly v celém systému.
Síla těla je odlišná od kontaktní síly v tom, že síla nevyžaduje kontakt pro přenos. Společné síly spojené s tlakovými gradienty a vodivým a konvekčním přenosem tepla tedy nejsou tělesnými silami, protože vyžadují existenci kontaktu mezi systémy. Radiační přenos tepla je naproti tomu dokonalým příkladem síly těla.
Mezi další příklady běžných tělesných sil patří;
- Gravitace ,
- Elektrické síly působící na předmět nabitý v celém jeho objemu,
- Magnetické síly působící na proudy v objektu, například brzdná síla, která je výsledkem vířivých proudů ,
Fiktivní síly (nebo setrvačné síly) lze považovat za síly těla. Společné setrvačné síly jsou,
- Odstředivá síla ,
- Coriolisova síla ,
- Eulerova síla (nebo příčná síla), ke které dochází v rotujícím referenčním rámci, když se mění rychlost otáčení rámu
Fiktivní síly však ve skutečnosti nejsou síly. Jedná se spíše o opravy druhého Newtonova zákona, když je formulován v urychlovacím referenčním rámci . (Gravitaci lze také považovat za fiktivní sílu v kontextu obecné relativity .)
Kvantitativní
Hustota tělesné síly je definována tak, že její objemový integrál (v celém sledovaném objemu) udává celkovou sílu působící v celém těle;
kde d V je nekonečně objem prvek , ρ je hmotnost hustota , a g je vnější těleso síla pole hustota působící na systém.
Akcelerace
Jako každá jiná síla způsobí síla těla zrychlení objektu . U netuhého objektu je Newtonův druhý zákon aplikovaný na prvek malého objemu
- ,
kde ρ ( r ) je hmotnostní hustota látky, ƒ hustota síly, a a ( r ) vše v bodě r .
V případě gravitace na povrchu planety je g ( r ) jednoduše přibližně konstantní a rovnoměrné gravitační pole , jako na Zemi, kde:
