3.5. МЕРЕЊЕ СИЛЕ ДИНАМОМЕТРОМ Подсетимо се. Шта је сила еластичности? У ком смеру она делује? Од свих еластичних тела која смо до сада помињали, за нас је посебно интересантна опруга. Постоје разне опруге, једне које се могу деформисати истезањем, друге које се могу деформисати сабијањем, али и оне које се могу деформисати на оба начина. Истезањем се, наравно, повећава дужина опруге, а сабијањем смањује. Размотрићемо пример истезања опруге под дејством сила различитог интензитета. На слици су приказана три стања једне опруге. У првом делу слике видимо недеформисану опругу дужине l 0, на коју не делује сила. На другом делу исте слике види се да се дужина опруге, под дејством силе (тежине тега), повећала за Δl 1. Дакле, дошло је до њеног истезања, тако да јој је дужина l 1. Уколико се интензитет силе повећа на (тежина два тега), истезање опруге ће бити веће. Дужина ће јој се повећати за Δl 2, и износиће l 2. Са слике видимо да повећања дужинe опруга можемо математички изразити на следећи начин: l 0 l 1 l 0 l 0 l 2 Δl 1 Δl 2 Δl 1 = l 1 l 0 Δl 2 = l 2 l 0 Деловањем силе већег интензитета, опруга се више истеже. То исто важи и за сабијање опруге. Што јаче делујемо на опругу, сада у смеру супротном од оног приказаног на слици, више ћемо сабити опругу, тј. више ћемо јој смањити дужину. 66
Сила Кажемо да је промена дужине опруге сразмерна интензитету силе. То значи да колико пута је јача сила која делује на опругу, толико пута је већа промена њене дужине. Ако, као на слици, опругу истеже тежина два иста тега, она ће се истегнути за два пута већу дужину него у случају када је истеже један тег. Ту сразмерност између силе и промене дужине можемо изразити помоћу следећег обрасца: Поред оваквог, постоје и други типови динамометра. l 2 = l 1 или = l 2 l 1 Ова повезаност силе и промене дужине је искоришћена за конструкцију динамометра, инструмента за мерење силе. Најважнији део динамометра је опруга ( види слику). Један крај динамометра је учвршћен, а за други крај је закачена скала, на којој се могу прочитати бројне вредности силе или су на њој поља различите боје, где свака боја представља одређену вредност силе. За опругу се закачи тело на које делује сила коју меримо, а бројну вредност силе очитамо са скале. На тај начин можемо мерити тежину тела, а самим тим и силу Земљине теже која делује на њега. Динамометром се могу мерити и друге силе: магнетна, електрична, сила трења итд. Ваља напоменути да тада, истовремено, очитавамо и силу еластичности којом опруга делује на тело које изазива њену деформацију. Под деловањем силе од 3N опруга се истегне за 35mm. За колико ће се издужити опруга под деловањем силе од 12N? Колика ће тада бити њена укупна дужина, ако је дужина недеформисане опруге 45cm? F = 3N 2 = Δl 2 Δl 1 Δl 1 = 35mm = 3,5cm Δl 2 = Δl 1 = 3,5cm 12N 3N = 14cm = 12N l 0 = 45cm l 2 = l 0 + Δl 2 = 45cm + 14cm = 59cm Пример 1: Δl 2 =? l 2 =? 67
Проверите своје знање 1. Шта је сила? 2. Која је ознака за силу, а која је њена мерна јединица? 3. Које су могуће последице деловања силе на тело? 4. Зашто кажемо да је сила векторска величина? 5. Шта је нападна тачка силе? 6. Шта је сила трења и који је њен смер? 7. Како смо дефинисали гравитациону силу? 8. Шта је електрична, а шта магнетна сила? 9. Које су сличности, а које разлике између гравитационе и електричне силе? 10. Коју силу зовемо силом Земљине теже? 11. Зашто тела која се налазе на јужној полулопти, која су испод нас, не испадну са Земље? Има ли реч испод у овом случају, уопште, смисла? 12. Због чега је тешким камионима забрањен прелазак преко мостова малих носивости? 13. Шта је тежина тела? 14. Зашто при подизању камена масе 20kg осећамо напор? 15. Који је смер деловања силе еластичности? 16. Зашто кажемо да је промена дужине опруге сразмерна сили која изазива деформацију? 17. Који су основни делови динамометра? 18. На деловању које силе је заснован рад динамометра? 19. Опиши какве динамометре имате у школи и у којој сте их ситуацији користили. 20. Опруга се сабије за 4cm када на њу делује сила од 9N. Колика сила би је истегла за 10cm? 68
Сила Галилео Галилеј ( 1564 1642) Италијански астроном, физичар, математичар и филозоф природе, чија су истраживања поставила темеље модерној механици и физици. Рођен је у Пизи, где је и студирао на универзитету на којем је неколико година касније и предавао. Био је филозоф и математичар код великог тосканског војводе Козима II де Медичија од 1610. па до краја свог живота. Инквизиција му је 1616. забранила да шири учење о Коперниковом хелиоцентричном систему. Поново је оптужен 1633. и осуђен на кућни притвор. Последњих осам година живота провео је у строгој изолацији, али је те године искористио у сталном научном раду и експериментисању. Најзначајнија Галилејева открића су хидростатичка вага, Галилејев термометар, телескоп, којим је први видео планине на Месецу, као и Јупитерове сателите, Сунчеве пеге итд. Открио је повезаност силе и кретања, описао слободан пад и увео појам инерције. Повезао је експеримент и прорачун, и због тога се сматра оцем модерне физике. ПОНОВИМО НАЈВАЖНИЈЕ Тело мења стање кретања или мировања или облик, само ако неко друго тело делује на њега. Свако деловање међу телима је узајамно. Трење је деловање које се јавља између тела и подлоге по којој се тело креће. Постоје два типа трења: трење клизања и трење котрљања. Промена облика тела назива се деформација. Постоји еластична деформација, која нестаје, и нееластична, која остаје након престанка деловања силе која изазива деформацију тела. Гравитационо деловање је привлачно деловање између два тела у природи. Електрично деловање је привлачно или одбојно деловање између два наелектрисана тела. Међусобно се привлаче разноимено наелектрисана тела (позитивно и негативно), а одбијају истоимено наелектрисана тела. Магнетно деловање може бити привлачно или одбојно. Два магнета се привлаче разноименим половима (северни и јужни), одбијају истоименим. 69
Сила је мера узајамног деловања међу телима. Сила изазива промену стања кретања тела или његову деформацију. Сила је векторска величина јер је одређена интензитетом ( бројном вредношћу), правцем и смером. Сила трења је мера узајамног деловања тела и подлоге по којој се тело креће. Сила еластичности је мера супротстављања еластичног тела сили која изазива његову деформацију. Гравитациона сила је мера привлачног деловања између два тела у природи. Електрична сила је мера узајамног деловања наелектрисаних тела. Магнетна сила је мера узајамног деловања два намагнетисана тела. Сила Земљине теже је сила којом Земља привлачи сва тела која се нађу у њеном гравитационом пољу. Тежина тела је сила којом тело услед деловања силе Земљине теже притиска подлогу на којој стоји или затеже нит о коју виси. Промена дужине опруге сразмерна је интензитету силе. Колико пута је јача сила која делује на опругу, толико пута је већа промена њене дужине: l 2 = l 1 или = l 2 l 1 Инструмент за мерење силе зове се динамометар. 70