📘 ROPELAB: физика для промальпа
Ричард Делейни, 2022
#Ropelab_Physics
🧠 Введение (кратко)
Большинство несчастных случаев при работе на высоте не из-за отказа снаряжения, а из-за человеческих ошибок и неудовлетворительной организации работ. Понимание физики снижает риск. В этой книге — никакой магии.
⚖️ Масса (mass)
Масса определяется объемом × плотность.
Материал Плотность (кг/м³)
Вода 1 000
Сталь 7 850
Алюминий 2 705
Бетон 2 400
Пример: стальной блок 0,2×0,3×0,212 м
Объем = 0,01272 м³
Масса = 0,01272 × 7850 ≈ 100 кг
🔻 Сила (Force)
Сила описывает взаимодействие между двумя объектами. Это векторная величина, поэтому она имеет как величину (модуль), так и направление. Для выполнения любого вида анализа полезно уметь «рисовать» силы, и обычно мы делаем это с помощью прямой линии со стрелкой на одном конце. Длина линии пропорциональна величине силы, а стрелка указывает направление.
Рассмотрим квадратный стальной блок массой 100 кг, лежащий на плоской поверхности. Для того чтобы этот блок оставался «в состоянии покоя», необходимо несколько взаимодействий:
- Поверхность (стол) должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать этот вес (силу, обусловленную гравитацией).
- Поверхность должна быть плоской, горизонтальной и обеспечивать достаточное трение, чтобы блок не скользил в стороны.
⚡️ Вес (Weight) — это НЕ масса
Полезно разобрать два термина, которые в повседневном языке часто используются как взаимозаменяемые: «масса» и «вес». Масса — это «сколько вещества» (в кг). Вес — это сила, с которой масса давит на опору под действием гравитации.
Один из самых больших мифов заключается в том, что наш «вес» измеряется в килограммах . Хотя для большинства повседневных ситуаций это нормально, но это может являться серьёзным препятствием для тех, кто хочет продвинуться в понимании физики такелажных работ.
Вес описывает силу, с которой масса под воздействием гравитации воздействует на поверхность, и измеряется в ньютонах (Н).
Вес, который человек прикладывает к поверхностям, встречающимся в повседневной жизни, является результатом гравитационного притяжения к центру нашей Земли. Мы количественно определяем эту силу, умножая массу (например 100 кг) на ускорение, которое она испытывала бы по направлению к центру Земли, если бы нашей поверхности не было. Это ускорение обычно принимается равным 9,81 м/с², и обычно обозначается как g.
Сила = масса × ускорение, или F = ma
Следовательно, Вес = масса × ускорение свободного падения, или W = mg
в данном случае вес стального блока массой 100 кг составляет:
W = 100 x 9.81
W = 981 (Ньютон)
Чтобы упростить это для полевых расчётов, мы используем приближение g ≈ 10 м/с² и получаем:
W ≈ 100 кг × 10 м/с²
W ≈ 1000 Н или 1 кН
Для того чтобы объект, такой как наш стальной блок массой 100 кг, оставался неподвижным, можно считать, что действующие на него силы сбалансированы и, следовательно, находятся в состоянии равновесия. Обратите внимание, что для изображения сил одинаковой величины, но противоположного направления, две силы на рисунке выше показаны в виде векторов равной длины со стрелками, указывающими направление приложения.
На практике типичный алюминиевый карабин с винтовой муфтой будет иметь маркировку «↔️ 30 кН». Это означает, что он должен выдерживать статическую подвешенную массу (30 000 Н ÷ 10 м/с² =) 3000 кг.
Поскольку вес является функцией гравитации, вес конкретной массы будет меняться в зависимости от местного гравитационного поля, поэтому на Луне этот объект «чувствовал» бы себя легче.
ИСТОЧНИК
#физикапромальпа