на главную   

ГОТОВИМСЯ К УРОКУ

Кинематика

Динамика

МКТ

Термодинамика 

Электростатика

Электрический ток

Электрический ток в средах

Магнитное поле Электромагнитная индукция

Оптика

Методы познания

Динамика                                                              немного о физике:

Динамика - раздел механики,  в котором исследуется  влияние взаимодействия тел на их механическое движение.

Основная задача динамики - определить положение тела в любой момент времени по известным начальным условиям и силам, действующим на тело.

 

Основные понятия.

 

Инерция - явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

Система отсчета  называется инерциальной, если ускорение точки в ней обусловлено только действием на нее других тел. Свободная материальная точка, не подверженная воздействию других тел, относительно такой системы отсчета  движется равномерно и прямолинейно.

Инертная масса - физическая величина, мера инертности тела.

Гравитационная масса - физическая величина, мера  гравитации.

Гравитационная и инертная массы тождественны друг другу, поэтому будем говорить просто о массе.

Свойства массы:

1. Масса составного тела равна сумме масс составляющих его частей.

2. Масса системы тел остается неизменной при любых процессах происходящих  ней (закон сохранения массы).

Сила - векторная физическая величина, мера воздействия на тело со стороны других тел или полей.

Результат действия силы зависит от направления, модуля силы и от точки приложения силы. Результатом действия силы являются изменение скорости тела или деформация.

 

Первый закон Ньютона

(закон инерции Галилея -Ньютона).

 

Существуют такие системы отсчета относительно которых поступательно движущиеся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

Инерциальность системы отсчета определяется опытным путем, для этого  устанавливается  отсутствие ускорения, существование которого невозможно объяснить.

 В настоящее время  экспериментально подтверждено, что практически  инерциальна гелиоцентрическая система отсчета, связанная с центром Солнца и тремя "неподвижными" звездами.

Любая другая система отсчета, движущаяся относительно инерциальной равномерно и прямолинейно  сама является инерциальной.

 

 

Второй закон Ньютона.

Ускорение, приобретаемое материальной точкой в инерциальной системе отсчета пропорционально действующей на точку силе и обратно пропорционально ее массе и по направлению совпадает с силой.

где -ускорение тела, - сила, действующая на тело, m  - масса тела.

 

Если на тело одновременно действует несколько сил, то они могут быть заменены одной силой, называемой равнодействующей и равной их геометрической сумме.

Результирующее ускорение, приобретаемое точкой от воздействия нескольких сил определяется по второму закону Ньютона:

Третий закон Ньютона.

В инерциальной системе отсчета силы, с которыми две материальные точки действуют друг на друга, направлены вдоль одной  прямой, соединяющей эти точки. Эти силы  равны по модулю и противоположны по направлению.

Обе силы приложены к разным телам и являются силами одной природы.

 

 

 

Силы.

 

1. Сила гравитационного притяжения.

Гравитационное взаимодействие между телами осуществляется при посредстве гравитационного поля.

Гравитационные силы направлены вдоль одной прямой, соединяющей взаимодействующие точки, т.е. являются центральными силами.

Закон всемирного тяготения:

Между двумя материальными точками действуют силы взаимного притяжения, пропорциональные произведению масс точек, обратно пропорциональные квадрату расстояния между ними.

где   G = 6,67 · !0-11 (Н м2  ) / кг2   - гравитационная постоянная , m1 , m2  - гравитационные массы материальных точек,  R - расстояние между материальными точками.

Закон всемирного тяготения так же справедлив для однородных шарообразных тел. В этом случае R - расстояние между центрами тяжести тел.

 

3. Сила тяжести.

Сила, с которой Земля притягивает тела называется силой тяжести.

где m - масса тела, g - ускорение свободного падения.

На основании закона всемирного тяготения

где М -масса Земли, m - масса тела.

Так как  F = m g , то для ускорения свободного падения у поверхности Земли имеем:

 

g = 9,80665 м/с2

 

Но следует отметить , что из-за сплюснутости Земли и ее суточного вращения значения ускорений свободного падения зависят от широты места.

 

Если тело массой  m находится на высоте h от поверхности Земли, то

 

3. Сила упругости.

 

Одним из результатов действия силы на тело является деформация тела.  Деформация - изменение формы или размеров тела.

Деформация называется упругой, если после снятия нагрузки тело восстанавливает первоначальную форму и размеры.

Деформация называется пластической, если после снятия нагрузки тело не восстанавливает первоначальную форму и размеры.

Сила, возникающая при упругой деформации тела, называется силой упругости.

Рассмотрим деформации сжатия и растяжения. Эти деформации характерны для нитей, пружин, стержней и т.п.  При этих деформациях сила упругости направлена вдоль линии действия внешней силы.

Для упругой деформаций сжатия  и растяжения  сила упругости определяется согласно закону Гука.

Закон Гука:

Сила упругости возникающая в деформированном тела прямо пропорциональна вектору деформации и противоположна ему по направлению.

где k - коэффициент упругости, -величина упругой деформации.

 

 

4. Сила трения.

 

Трение - взаимодействие между соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению.

Виды трения:

1. трение покоя - трение, характеризующееся  отсутствием относительного перемещения соприкасающихся тел.

Сила трения покоя - сила, препятствующая движению  одного тела по поверхности другого.

При увеличении значения внешней  силы от нуля до некоторого значения движения тела не возникает, следовательно, возникающая сила трения компенсирует внешнюю силу. Т.к. модуль силы трения покоя равен модулю внешней силы, то сила трения покоя принимает значения:

где Fтр п 0  - предельная сила трения покоя.

 

где μ -коэффициент трения, N - модуль силы реакции опоры.

 

2. трение скольжения - трение, характеризующееся   относительным  перемещением соприкасающихся тел.

 

График зависимости значения силы трения от значения приложенной силы.

 

 

5. Сила сопротивления.

Сила, действующая на тело при его поступательном движении в жидкости или газе, называется силой сопротивления.

Сила сопротивления  зависит от скорости тела относительно внешней среды и направлена противоположно  вектору скорости тела.

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости тела относительно среды, υ - модуль скорости тела относительно среды.