Рис. 2.2. Вектор «мышца-кость» (МК) представляет собой тягу кости мышцей силой в 10 кг
Эту силу можно называть «мышца-кость» (МК). Точка приложения силы находится на кости, которая и является объектом воздействия. Линия и направление действия указывают в направлении мышечной тяги, а величина силы (использован масштаб 1 см = 4,5 кг) равна 9 кг.
Обозначения сил. Когда при обозначении используется традиция идентификации сил «предмет на предмет», первой частью обозначения силы всегда будет источник силы, а второй — объект, на который она действует. Это означает, что точка приложения всегда находится на втором обозначаемом объекте (объект приложения силы всегда становится ее «именем»). Линия действия и направление силы будут в случае тяги направлены к источнику, а в случае толчка — от источника. Источник толчка (давления) или тяги всегда становится «фамилией» силы.
На рис. 2.3 показан человек, держащий в обеих руках ящик весом в 30 кг. На рисунке можно, используя традицию, о которой мы только что говорили, идентифицировать и обозначить два вектора. Точка приложения вектора Пр. (действие веса коробки на правую руку) находится на правой руке и вектора Лев. (действие веса коробки на левую руку) — на левой руке. Таким образом, Пр. можно предварительно обозначить как «действие предмета на правую руку», а Лев, — как «действие предмета на левую руку».
Рис. 2.3. Примеры векторов Пр. и Лев., представляющих собой контакт (давление) 15 кг коробки на каждую руку, где Пр. — коробка на правой руке, а Лев. — коробка на левой руке
Источник большинства сил, воздействующих на предмет (тело), должен касаться или входить в контакт с объектом. Основным исключением из этого правила, если мы рассматриваем силы, действующие на человеческое тело, является сила тяжести. В качестве допущения принято представлять себе, что сила тяжести «контактирует» со всеми предметами на земле. Нам следует исходить из такого допущения и придерживаться того правила, что сила, действующая на сегмент в теле человека, должна исходить из чего-то касающегося этого сегмента:
• силы, воздействующие на предмет, исходят от вещей, касающихся этого предмета;
• сила тяжести действует на все предметы на земле (т. е. всегда находится в контакте с ними).
На рис. 2.3 руки (кисти) находятся в очевидном контакте с коробкой. Каждый сегмент кисти также находится в контакте со смежным сегментом предплечья. Кроме контакта коробки с кистями и контактов кисти и предплечья, каждая рука находится «в контакте» с силой тяжести. Соответственно, у нас имеются три возможных «имени» для необозначенных векторов. Мы можем еще более сузить имя (источник), понимая, что в данном случае источник может оказывать только давление (действие, направленное от источника), или тягу (действие, направленное к источнику). Давление или тяга, оказываемые предплечьями, должны находиться с ними в одной линии. Поскольку Пр. и Лев. в одной линии с предплечьями не находятся, мы можем предплечьями, как источниками векторов, пренебречь. Коробка будет давить на кисти и таким образом являться вероятным источником векторов Пр. и Лев. Сила тяжести также является вероятной, поскольку в данном случае именно она тянет кисти к земле. Без дальнейшей информации нам не определить, что именно является источником векторов Пр. и Лев — действие силы тяжести на правую и левую кисть или действие на них же коробки.
Если бы были известны масштаб и длина векторов Пр. и Лев. можно было бы сделать конечное определение векторов. Если мы возьмем масштаб 10 см = 30 кг, и векторы Пр. и Лев. будут каждый по 5 см, то величина каждой из сил окажется равной 15 кг. Поскольку коробка действует на каждую кисть с силой 6,8 кг, то она, по всей вероятности, и является источником векторов Пр. и Лев.
Сила тяжести — это сила, действующая на любое тело, находящееся вблизи земной поверхности. Сила тяжести придает вес предметам, который обычно равен массе предмета, умноженной на ускорение свободного падения:
(P = mg) Вес = масса х 9,8 м/с2 (величина ускорения свободного падения).
Величина веса, который является силой, выражается в ньютонах в Метрической системе. В Метрической системе мер единицей массы служит килограмм. Единицы массы являются скалярными величинами (не имеющими линии и направления действия), тогда как ньютон является единицей силы, обладающей векторными характеристиками.