Внутренние и внешние силы

В этой статье объясняется, что такое внутренние силы и внешние силы. Вы найдете определения внутренних и внешних сил, а также примеры обоих типов сил. Наконец, вы сможете увидеть различия между внешними и внутренними силами.

Что такое внутренние силы?

Внутренние силы – это силы, которые различные частицы тела или части системы оказывают друг на друга. Другими словами, внутренние силы системы — это те, которые действуют внутри этой системы.

Согласно третьему закону Ньютона, также называемому принципом действия-противодействия, внутренние силы попарно равны и противоположны. Поэтому в общем случае сумма всех внутренних сил в системе равна нулю.

По этой причине внутренние силы обычно не представляются на диаграмме свободного тела, поскольку будут представлены две силы, которые нейтрализуют друг друга.

В некоторых книгах по физике внутренние силы еще называют взаимными силами, но это встречается очень редко.

Что такое внешние силы?

Внешние силы – это силы, действующие на изучаемое тело или систему со стороны других систем. Другими словами, внешние силы системы — это силы, действующие за пределами этой системы.

Аналогично внутренним силам, внешние силы, приложенные двумя разными системами, имеют одинаковую величину, но их направление противоположно.

В отличие от внутренних сил, все внешние силы должны быть представлены на диаграмме свободного тела.

Более того, когда сумма всех внешних сил равна нулю, тело или система находится в поступательном равновесии .

В физике различают два типа внешних сил:

• Активные внешние силы : те силы, которые способствуют движению тела или системы. Например, сила гравитации Земли пытается притянуть тела к центру планеты.
• Реактивные внешние силы : силы, возникающие в ответ на другую силу. Например, нормальная сила противодействует силе гравитации и удерживает тело на земле.

Примеры внутренних и внешних сил

Как только мы увидим определение внутренних сил и внешних сил, мы увидим примеры обоих типов сил, чтобы лучше понять их значение. Точнее, мы увидим реальный случай, когда, в зависимости от того, что мы считаем системой исследования, одну и ту же силу можно считать внутренней или внешней.

Если мы приведем пример человека, держащего предмет, то внешние и внутренние силы изменяются в зависимости от системы, которую мы хотим изучить.

Если мы хотим проанализировать систему, образованную человеком и объектом, внешними силами являются вес человека (P ₁ ), вес объекта (P ₂ ) и нормальная сила (N ₁ ), действующая со стороны объекта. . нацеливается на человека, который противостоит двум предыдущим силам. В этом случае сила, которую человек прилагает, чтобы удержать объект, является внутренней силой, поскольку она представляет собой взаимодействие между двумя частями одной и той же системы и поэтому не должна быть представлена.

С другой стороны, если в качестве системы мы выбираем только объект, то внешними силами будут сила веса объекта (Р ₂ ) и сила, которую человек должен приложить, чтобы удержать объект (N ₂ ). Поскольку в этом случае человек не является частью системы, сила, приложенная к объекту, является внешней и поэтому должна быть притянута.

Разница между внутренними силами и внешними силами

Чтобы завершить объяснение и прояснить концепции, ниже мы выделим различия между внутренней силой и внешней силой.

Разница между внутренними силами и внешними силами заключается в том, включены ли они в систему исследования. Внутренние силы возникают между частями или частицами в системе, тогда как внешние силы действуют агентами вне системы.

Кроме того, внутренние силы не следует представлять на диаграммах свободного тела, а все внешние силы следует представлять графически.

Наконец, обратите внимание, что одну и ту же силу можно считать внутренней или внешней по отношению к системе, в зависимости от выбранной системы, как мы видели в примере выше.