Все силы для ЕГЭ 2026 по физике

Разбор теории для первой части ЕГЭ 2026 по физике, а также для 26 задачи.

Сила — это векторная физическая величина, характеризующая воздействие внешних факторов, действующих на некоторое тело.

В системе СИ силы измеряются в Ньютонах (Н).

В физике силы делятся прежде всего по происхождению — на типы фундаментальных взаимодействий:

1. Сильное взаимодействие — порождает силы, которые действуют внутри атомных ядер и в том числе удерживают вместе протоны и нейтроны;
2. Слабое взаимодействие — также ответственно за взаимодействия в ядрах, особенно при распадах;
3. Электромагнитное взаимодействие — действует между телами, имеющими электрические заряды;
4. Гравитационное взаимодействие — действует между телами, обладающими массой.

В школьном курсе физики мы будем сталкиваться только с последними двумя видами взаимодействий. Также далее будем рассматривать действие сил на материальную точку.

Принцип суперпозиции сил

Действие на материальную точку сил F₁, F₂, …, Fₙ эквивалентно действию на эту материальную точку одной силы

[
\vec{F} = \sum_{k=1}^{n} \vec{F_k}
]

— векторной суммы всех этих сил.
Эта суммарная сила называется равнодействующей силой.

Инерциальные системы отсчёта и законы Ньютона

Инерциальными называются такие системы отсчёта, в которых тело покоится (v = 0) или движется равномерно (v = const, v ≠ 0) тогда и только тогда, когда внешние силы отсутствуют или скомпенсированы (F = 0).
Это утверждение называется первым законом Ньютона.

Определённую связь ускорения a материальной точки массы и равнодействующей силы F постулирует второй закон Ньютона:

[
\vec{F} = m \vec{a}
]

Ещё один факт о силах даёт третий закон Ньютона:
Если две материальные точки 1 и 2 действуют друг на друга силами F₁₂ и F₂₁ соответственно, то эти силы направлены вдоль прямой, соединяющей эти точки, и

[
\vec{F}{12} = -\vec{F}{21}
]

(«действие равно противодействию»).

Механическая работа

Для описания воздействия сил на тела применяется понятие механической работы A.

Если материальная точка под действием силы F движется по некоторой траектории Γ, то работу можно вычислить как сумму элементарных работ:

[
A = \sum_{\Gamma} \vec{F} \cdot \Delta \vec{r}
]

Каждое слагаемое ( \delta A = \vec{F} \cdot \Delta \vec{r} ) называется элементарной работой силы F на элементарном перемещении Δr.

Основные свойства механической работы

1. Если сила F перпендикулярна перемещению Δr, то работа равна нулю.
2. Если сила постоянна вдоль траектории, то

[
A = \vec{F} \cdot \Delta \vec{S}
]

или в скалярной форме

[
A = F \cdot \Delta S \cdot \cos \alpha
]

где α — угол между силой и перемещением.

Потенциальная энергия

Если работа силы вдоль некоторой траектории зависит только от начального и конечного положения, то сила называется потенциальной (или консервативной).
Функцию ( U(\vec{r}) ), значение которой определяет работу между двумя точками, называют потенциальной энергией:

[
A_{12} = U(\vec{r}_1) — U(\vec{r}_2)
] [
U(\vec{r}) = — \vec{F} \cdot \vec{r}
]

Механические силы

1. Сила упругости

Деформация — это изменение формы тела.

• Упругая деформация — тело возвращается в прежнее состояние.
• Пластическая деформация — тело не восстанавливается.

Сила, сопротивляющаяся деформации, называется силой упругости.
Она подчиняется закону Гука:

[
F_{\text{упр}} = k \cdot \Delta l
]

где k — жёсткость (Н/м), Δl — изменение длины.

Сила упругости относится к электромагнитному типу взаимодействий и является потенциальной, поскольку её потенциальная энергия равна:

[
U(x) = \frac{1}{2} kx^2
]

2. Сила тяготения (гравитационная сила)

Это сила, возникающая между двумя телами массами m₁ и m₂:

[
\vec{F}_{12} = -G \frac{m_1 m_2 (\vec{r}_2 — \vec{r}_1)}{|\vec{r}_2 — \vec{r}_1|^3}
]

Здесь G = 6.67 × 10⁻¹¹ Н·м²/кг² — гравитационная постоянная.
Это — закон всемирного тяготения.

Потенциальная энергия:

[
U(r) = — \frac{G m M}{r}
]

Сила тяжести

Для тела массой m у поверхности Земли:

[
F_{\text{тяж}} = \frac{G m M}{(R + h)^2}
]

Если h ≪ R, то:

[
F_{\text{тяж}} ≈ m g, \quad g = \frac{G M}{R^2} ≈ 9.81 \text{ м/с²}
]

Потенциальная энергия силы тяжести:

[
U(y) = m g y
]

3. Сила нормальной реакции опоры

Это сила, с которой поверхность действует на тело, препятствуя его проникновению вглубь.
Всегда направлена перпендикулярно поверхности и относится к электромагнитному типу взаимодействий.

Если тело покоится на поверхности, то сила реакции уравновешивает силу тяжести.
Если поверхность наклонная или движущаяся, сила реакции может иметь наклон относительно вертикали и совершать работу.

4. Сила трения

Это сила, возникающая между шероховатыми поверхностями при их относительном движении или попытке движения.
Она также относится к электромагнитному типу взаимодействий.

Закон Кулона — Амонтонна:

[
F_{\text{тр}} = \mu N
]

где

• μ — коэффициент трения (зависит от поверхности),
• N — сила нормальной реакции.

Сила трения покоя — удерживает тело от начала движения.
Сила трения скольжения — действует при движении тела и равна ( F_{\text{тр}} = \mu N ).