Взаимодействия тел. Понятие массы тела.Сила. Второй закон Ньютона. Взаимодействие тел, инертность, масса Тема: Взаимодействие тел

План ответа

1. Взаимодействие тел.

2. Виды взаимодействия.

4. Силы в механике.

Простые наблюдения и опыты, например с тележками (рис. 1), приводят к следующим качественным

заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют, сохраняет свою скорость неизменной; б) ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела;

в) действия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия.

Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчета.

Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно.

Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или чем ближе два одноименных заряда, тем сильнее они будут притягиваться.

В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила.

Сила - причина ускорения тел по отношению к инерциальной системе отсчета или их деформации.

Сила - это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии.

Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.

Единица силы - ньютон.

1 ньютон - это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с в направлении действия этой силы, если другие тела на него не действуют.

Равнодействующей нескольких сил называют силу, действие которой эквивалентно действию тех сил, которые она заменяет. Равнодействующая является векторной суммой всех сил, приложенных к телу.

R g = F g 1 + F g 2 + ... + F g n .

На основании опытных данных были сформулированы законы Ньютона.

Второй закон Ньютона . Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально его массе и направлено так же, как и равнодействующая сила:

а → = F → /т.

Для решения задач закон часто записывают в виде: F → =m a → .

Билет №13 Импульс тела. Закон сохранения импульса.

План ответа

1.Импульс тела.

2.Закон сохранения импульса.

3.Реактивное движение.

Покой и движение относительны, скорость тела зависит от выбора системы отсчета; по второму закону Ньютона независимо от того, находилось ли тело в покое или двигалось, изменение скорости его движения может происходить только при действии силы, т. е. в результате взаимодействия с другими телами. Существуют величины, которые могут сохраняться при взаимодействии тел. Такими величинами являются энергия и импульс .

Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р → .

Единица измерения импульса р → - кг м/с.

Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р → = т υ → .

Направление вектора импульса р → совпадает с направлением вектора скорости тела υ → (рис. 1).

Для импульса тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем.

В механике замкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано.

В этом случае р → 1 = р → 2 , где р → 1 - начальный импульс системы, а р → 2 - конечный.

В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид т 1 υ → 1 + т 2 υ → 2 = m 1 υ → 1 " + m 2 υ → 2 " , где т 1 и т 2 - массы тел, а υ → 1 и υ → 2 - скорости до взаимодействия, υ → 1 " и υ → 2 " - скорости после взаимодействия.

Эта формула закона сохранения импульса: импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях , происходящих внутри этой системы.

. В случае незамкнутой системы импульс тел системы не сохраняется.

Однако если в системе существует направление, по которому внешние силы не действуют или их действие скомпенсировано, то сохраняется проекция импульса на это направление.

Если время взаимодействия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае незамкнутой системы внешние силы незначительно изменяют импульсы взаимодействующих тел.

Экспериментальные исследования взаимодействий различных тел - от планет и звезд до атомов и элементарных частиц - показали, что в любой системе взаимодействующих тел при отсутствии действия со стороны других тел, не входящих в систему, или равенстве нулю суммы действующих сил геометрическая сумма импульсов тел действительно остается неизменной.

В механике закон сохранения импульса и законы Ньютона связаны между собой.

Если на тело массой т в течение времени t действует сила и скорость его движения изменяется от υ → 0 до υ → ,то ускорение движения а → тела равно а → = (υ → - υ → 0)/t .

На основании второго закона Ньютона

для силы F → можно записать F → = та → = т(υ → - υ → 0) / t, отсюда следует

F → t = mυ → - mυ → 0 .

F → t - векторная физическая величина, характеризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени называется импульсом силы. Единица импульса в СИ - 1Н · с.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.

Реактивное движение - это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.

Пример: тело массой т покоилось. От тела отделилась какая-то его часть т 1 со скоростью υ → 1 . Тогда оставшаяся часть придет в движение в противоположную сторону со скоростью υ → 2 , масса оставшейся части т 2 . Действительно, сумма импульсов обеих частей тела до отделения была равна нулю и после разделения будет равна нулю:

т 1 υ → 1 + m 2 υ → 2 =0, отсюда υ → 1 = -m 2 υ → 2 / m 1 .

К. Э. Циолковский разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения.

Технические идеи Циолковского находят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реактивной струи по закону сохранения импульса лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.

Билет № 17

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.

План ответа

1. Силы гравитации.

2. Закон всемирного тяготения.

3. Физический смысл гравитационной постоянной.

4. Сила тяжести.

5. Вес тела, перегрузки.

6. Невесомость.

Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения.

Эти силы называют силами гравитации, или силами всемирного тяготения. Сила всемирного тяготения проявляется в Космосе, Солнечной системе и на Земле. Ньютон вывел формулу:

т 1 · т 2

F = G ----, где G - коэффициент пропорциональности, называется гравитационной

R 2

Постоянной.

Закон всемирного тяготения: между любыми материальными точками существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними, действующая по линии, соединяющей эти точки.

Физический смысл гравитационной постоянной вытекает из закона всемирного тяготения.

Если т 1 = т 2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. е. гравитационная постоянная равна силе, с которой притягиваются два тела по 1 кг на расстоянии 1 м. Численное значение: G = 6,67 10 -11 Н м 2 /кг 2 . Силы всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах. Закон всемирного тяготения выполняется только для материальных точек и шаров (в этом случае за расстояние принимается расстояние между центрами шаров).

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести.

Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения. В соответствии со вторым законом Ньютона g = F T /m, следовательно, F Т = тg.

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.

На поверхности Земли ускорение свободного падения равно 9,831 м/с 2 .

Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного притяжения к планете (рис. 1).

Вес тела обозначается p → . Единица веса - 1 Н. Так как вес равен силе, с которой тело действует на опору, то в соответствии с третьим законом Ньютона по величине вес тела равен силе реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна сила реакции опоры.

Рис. 1 Рис. 2

Рассмотрим случай, когда тело вместе с опорой не движется. В этом случае сила реакции опоры и вес тела равен силе тяжести (рис. 2):

Р → = N → = тg → .

В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением по второму закону Ньютона можно записать тg → + N → = та → (рис. 3, а).

В проекции на ось ОХ:

-тg + N = та, отсюда

N = т(g + а).

При движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и находится по формуле Р = т(g + а).

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой.

Действие перегрузки испытывают на себе космонавты, водители автомобилей при резком торможении.

Если тело движется вниз по вертикали,

тg → + N → = та → ; тg - N = та; N = т(g - а); Р = т(g - а),

т. е. вес при движении по вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести (рис. 3, б).

Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g – g)m = 0

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью. Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения скорости их движения.

Билет №24 Превращение энергии при механических колебаниях. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.

План ответа

1. Определение колебательного движения.

2. Свободные колебания.

3. Превращения энергии.

4. Вынужденные колебания. Механическими колебаниями

называют движения тела, повторяющиеся точно или приблизительно через одинаковые промежутки времени. Основными характеристиками механических колебаний являются: смещение, амплитуда, частота, период. Смещение - это отклонение от положения равновесия. Амплитуда - модуль максимального отклонения от положения равновесия. Частота - число полных колебаний, совершаемых в единицу времени. Период - время одного полного колебания, т. е. минимальный промежуток времени, через который происходит повторение процесса. Период и частота связаны соотношением: ν = 1/Т.

Простейший вид колебательного движения - гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса (рис. 1).

Свободными называют колебания, которые совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на систему, совершающую колебания. Например, колебания груза на нити (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

Рассмотрим процесс превращения энергии на примере колебаний груза на нити (см. рис. 2).

При отклонении маятника от положения равновесия он подни мается на высоту h относительно нулевого уровня, следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией тgh. При движении к положению равновесия, к точке 0, уменьшается высота до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке 0 вся потенциальная энергия тgh превратится в кинетическую энергию тυ 2 /2. В положении равновесия кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия происходит превращение кинетической энергии в потенциальную, скорость маятника уменьшается и при максимальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. При колебательном движении всегда происходят периодические превращения его кинетической и потенциальной энергии.

При свободных механических колебаниях неизбежно происходит потеря энергии на преодоление сил сопротивления. Если колебания происходят под действием периодической внешней силы, то такие колебания называют вынужденными . Например, родители раскачивают ребенка на качелях, поршень движется в цилиндре двигателя автомобиля, колеблются нож электробритвы и игла швейной машины. Характер вынужденных колебаний зависит от характера действия внешней силы, от ее величины, направления, частоты действия и не зависит от размеров и свойств колеблющегося тела. Например, фундамент мотора, на котором он закреплен, совершает вынужденные колебания с частотой, определяемой только числом оборотов мотора,- и не зависит от размеров фундамента.

При совпадении частоты внешней силы и частоты собственных колебаний тела амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Такое явление называют механическим резонансом. Графически зависимость вынужденных колебаний от частоты действия внешней силы показана на рисунке 3.

Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, зданий, мостов, если собственные их частоты совпадают с частотой периодически действующей силы. Поэтому, например, двигатели в автомобилях устанавливают на специальных амортизаторах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти «в ногу».

При отсутствии трения амплитуда вынужденных колебаний при резонансе должна возрастать со временем неограниченно. В реальных системах амплитуда в установившемся режиме резонанса определяется условием потерь энергии в течение периода и работы внешней силы за то же время. Чем меньше трение, тем больнее амплитуда при резонансе.

Билет №16

Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Применение конденсаторов.

План ответа

1. Определение конденсатора.

2. Обозначение.

3. Электроемкость конденсатора.

4. Электроемкость плоского конденсатора.

5. Соединение конденсаторов.

6. Применение конденсаторов.

Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы.

Конденсатор - это система двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Пример, две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные диэлектриком, образуют плоский конденсатор.

Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды противоположного знака, то напряженность между пластинами будет в два раза больше, чем напряженность одной пластины. Вне пластин напряженность равна нулю.

Обозначаются конденсаторы на схемах так:

Электроемкостью конденсатора называют величину, равную отношению величины заряда одной из пластин к напряжению между ними. Электроемкость обозначается C.

По определению С = q/U. Единицей электроемкости является фарад (Ф).

1 фарад - это электроемкость такого конденсатора, напряжение между обкладками которого равно 1 вольту при сообщении обкладкам разноименных зарядов по 1 кулону.

Электроемкость плоского конденсатора находится по формуле:

C = ε ε 0 - ,

где ε 0 - электрическая постоянная, ε - диэлектрическая постоянная среды, S - площадь обкладки конденсатора, d - расстояние между обкладками (или толщина диэлектрика).

Если конденсаторы соединяются в батарею, то при параллельном соединении С O = С 1 + С 2 (рис.1). При последовательном соединении

- = - + - (рис. 2).

C O C 1 C 2

В зависимости от типа диэлектрика конденсаторы бывают воздушные, бумажные, слюдяные.

Конденсаторы применяются для накопления электроэнергии и использования ее при быстром разряде (фотовспышка), для разделения цепей постоянного и переменного тока, в выпрямителях, колебательных контурах и других радиоэлектронных устройствах.

Билет №15

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

План ответа

1. Работа тока.

2. Закон Джоуля-Ленца.

3. Электродвижущая сила.

4. Закон Ома для полной цепи.

В электрическом поле из формулы определения напряжения

U = А / q

то для расчета работы переноса электрического заряда

А = U q так как для тока заряд q = I t

то работа тока:

A = UIt или A = I 2 Rt = U 2 / R · t

Мощность по определению N = А / t следовательно, N = UI = I 2 R = U 2 /R

закон Джоуля-Ленца: При прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделившейся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока, Q = I 2 Rt.

Полная замкнутая цепь представляет собой электрическую цепь, в состав которой входят внешние сопротивления и источник тока (рис.1).

Как один из участков цепи, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним, r.

Для того чтобы ток проходил по замкнутой цепи, необходимо, чтобы в источнике тока зарядам сообщалась дополнительная энергия, она берется за счет работы по перемещению зарядов, которую производят силы неэлектрического происхождения (сторонние силы) против сил электрического поля.

Источник тока характеризуется ЭДС - электродвижущая сила источника.

ЭДС - характеристика источника энергии неэлектрической природы в электрической цепи, необходимого для поддержания в ней электрического тока .

ЭДС измеряется отношением работы сторонних сил по перемещению вдоль замкнутой цепи положительного заряда к этому заряду

Ɛ = A СТ / q.

Пусть за время t через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд q.

Тогда работу сторонних сил при перемещении заряда можно записать так: А СТ = Ɛ q .

Согласно определению силы тока q=I t,

А СТ = Ɛ I t

При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых R и r, выделяется некоторое количество теплоты.

По закону Джоуля-Ленца оно равно: Q = I 2 R t + I 2 r t

Согласно закону сохранения энергии А = Q . Следовательно, Ɛ = IR + Ir .

Произведение силы тока на сопротивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке.

ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи. О

I = Ɛ / (R + r).

Эта зависимость называется законом Ома для полной цепи

сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи .

При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

Билет №12

Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.

План ответа

1. Электрический заряд.

2. Взаимодействие заряженных тел.

3. Закон сохранения электрического заряда.

4. Закон Кулона.

5. Диэлектрическая проницаемость.

6. Электрическая постоянная.

Законы взаимодействия атомов и молекул объясняются на основе строении атома, используя планетарную модель его строения.

В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются по определенным орбитам отрицательно заряженные частицы.

Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным.

Интенсивность электромагнитного взаимодействия определяется физической величиной - электрическим зарядом, который обозначается q.

Единица электрического заряда - кулон (Кл) .

1 кулон - это такой электрический заряд, который, проходя через поперечное сечение проводника за 1 с, создает в нем ток силой 1 А.

Способность электрических зарядов как к взаимному притяжению, так и к взаимному отталкиванию объясняется существованием двух видов зарядов.

Один вид заряда называется положительным , носителем элементарного положительного заряда является протон.

Другой вид заряда назвали отрицательным , его носителем является электрон. Элементарный заряд равен е = 1,6 × 10 -19 Кл.

Электрический заряд не создается и не исчезает, а только переходит от одного тела к другому.

Этот факт называется законом сохранения электрического заряда.

В природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака.

Появление и исчезновение электрических зарядов на телах в большинстве случаев объясняется переходами элементарных заряженных частиц - электронов - от одних тел к другим.

Электризация - это сообщение телу электрического заряда.

Электризация может происходить при соприкосновении (трении) разнородных веществ и при облучении.

При электризации в теле возникает избыток или недостаток электронов.

В случае избытка электронов тело приобретает отрицательный заряд, в случае недостатка - положительный.

Основной закон электростатики был экспериментально установлен Шарлем Кулоном:

модуль силы взаимодействия двух точечных неподвижных электрических зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению величин этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

F = k q 1 q 2 / r 2 ,

где q 1 и q 2 - модули зарядов, r - расстояние между ними, k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц, в СИ

k = 9 10 9 Н м 2 /Кл 2 .

Величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде, называется диэлектрической проницаемостью среды ε.

Для среды с диэлектрической проницаемостью ε закон Кулона: F = k q 1 q 2 /(ε r 2).

Вместо коэффициента kчасто используется коэффициент, называемый электрической постоянной ε 0 .

Электрическая постоянная связана с коэффициентом kследующим образом:

k = 1/4πε 0 и численно равна ε 0 = 8.85 10 -12 Кл/Н м 2

С использованием электрической постоянной закон Кулона имеет вид:

1 q 1 q 2

F = --- ---

4 π ε 0 r 2

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим, или кулоновским, взаимодействием. Кулоновские силы можно изобразить графически (рис. 1).

Кулоновская сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Она является силой притяжения при разных знаках зарядов и силой отталкивания при одинаковых знаках.

В классической механике считается, что:

а) Масса материальной точки не зависит от состояния движения точки, являясь ее неизменной характеристикой.

б) Масса – величина аддитивная, т.е. масса системы (например, тела) равна сумме масс вех материальных точек, входящих в состав этой системы.

в) Масса замкнутой системы остается неизменной при любых процессах, происходящих в этой системе (закон сохранения массы).

Плотностью ρ тела в данной его точке M называется отношение массы dm малого элемента тела, включающего точку M , к величине dV объема этого элемента:

Размеры рассматриваемого элемента должны быть столь малы, чтобы изменением плотности в его пределах можно было во много раз больше межмолекулярных расстояний.

Тело называется однородным , если во всех его точках плотность одинакова. Масса однородного тела равна произведению его плотности на объем:

Масса неоднородного тела:

dV,

где ρ – функция координат, а интегрирование проводится по всему объему тела. Средней плотностью (ρ) неоднородного тела называется отношение его массы к объему: (ρ)=m/V.

Центром масс системы материальных точек называется точка С, радиус-вектор

которой равен: и – масса и радиус-вектор i -й материальной точки, n – общее число материальных точек в системе, а m= - масса всей системы.

Скорость центра масс:

Векторная величина

, равная произведению массы материальной точки на ее скорость , называется импульсом, или количеством движения , этой материальной точки. Импульсом системы материальных точек называется вектор p , равный геометрической сумме импульсов всех материальных точек системы:

импульс системы равен произведению массы всей системы на скорость центра ее масс:

Второй закон Ньютона

Основным законом динамики материальной точки является второй закон Ньютона, который говорит о том, как изменяется механическое движение материальной точки под действием приложенных к ней сил. Второй закон Ньютона гласит: скорость изменения импульса ρ материальной точки равна действующей на нее силе F , т.е.

, или

где m и v – масса и скорость материальной точки.

Если на материальную точку одновременно действуют несколько сил, то под силой F во втором законе Ньютона нужно понимать геометрическую сумму всех действующих сил – как активных, так и реакций связей, т.е. равнодействующую силу.

Векторная величина F dt называется элементарном импульсом силы F за малое время dt ее действия. Импульс силы F за конечный промежуток времени от

до равен определенному интегралу:

где F , в общем случае, зависит от времени t .

Согласно второму закону Ньютона изменение импульса материальной точки равно импульсу действующей на нее силы:

d p= Fdt и

, – значение импульса материальной точки в конце ( ) и в начале ( ) рассматриваемого промежутка времени.

Поскольку в ньютоновской механике масса m материальной точки не зависит от состояния движения точки, то

Поэтому математическое выражение второго закона Ньютона можно также представить в форме

– ускорение материальной точки, r – ее радиус-вектор. Соответственно формулировка второго закона Ньютона гласит: ускорение материальной точки совпадает по направлению с действующей на нее силой и равно отношению этой силы к массе материальной точки.

Касательное и нормальное ускорение материальной определяются соответствующими составляющими силы F

, – модуль вектора скорости материальной точки, а R – радиус кривизны ее траектории. Сила , сообщающая материальной точке нормальное ускорение, направлена к центру кривизны траектории точки и потому называется центростремительной силой.

Если на материальную точку одновременно действуют несколько сил

, то ее ускорение . Следовательно, каждая из сил, одновременно действующих на материальную точку, сообщает ей такое же ускорение, как если бы других сил не было (принцип независимости действия сил).

Дифференциальным уравнением движения материальной точки называется уравнение

В проекциях на оси прямоугольной декартовой системы координат это уравнение имеет вид

, ,

где x, y и z – координаты движущейся точки.

Третий закон Ньютона . Движение центра масс

Механическое действие тел друг на друга проявляется в виде их взаимодействия. Об этом говорит третий закон Ньютона: две материальные точки действуют друг на друга с силами, которые численно равны и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки.

– сила, действующая на i - ю материальную точку со стороны k - й, а – сила действующая на k-ю материальную точку со стороны i-й, то, согласно третьему закону Ньютона, приложены к разным материальным точкам и могут и взаимно уравновешиваться только в тех случаях, когда эти точки принадлежат одному и тому же абсолютно твердому телу.

Третий закон Ньютона является существенным дополнением к первому и второму законам. Он позволяет перейти от динамики отдельной материальной точки к динамике произвольной механической системы (системы материальных точек). Из третьего закона Ньютона следует, что в любой механической системе геометрическая сумма всех внутренних сил равна нулю: где

– результирующая внешних сил, приложенных к i -й материальной точке.

Из второго и третьего законов Ньютона следует, что первая производная по времени t от импульса p механической системы равна главному вектору всех внешних сил, приложенных к системе,

Это уравнение выражает закон изменения импульса системы.

Причиной изменения скорости движения тела всегда является его взаимодействие с другими телами.

После выключения двигателя автомобиль постепенно замедляет свое движение и останавливается. Основная причина

изменения скорости движения автомобиля - взаимодействие его колес с дорожным покрытием.

Неподвижно лежащий на земле мяч никогда сам собой не приходит в движение. Скорость мяча изменяется только в результате действия на него других тел, например ноги футболиста.

Постоянство отношения модулей ускорений.

При взаимодействии двух тел всегда изменяются скорости и первого, и второго тела, т. е. оба тела приобретают ускорения. Модули ускорений двух взаимодействующих тел могут быть различными, но их отношение оказывается постоянным при любых взаимодействиях:

Инертность тел.

Постоянство отношения модулей ускорений двух тел при любых их взаимодействиях показывает, что тела обладают каким-то свойством, от которого зависит их ускорение при взаимодействиях с другими телами. Ускорение тела равно отношению изменения его скорости к времени, за которое произошло это изменение:

Так как время действия тел друг на друга одинаково, изменение скорости больше у того тела, которое приобретает большее ускорение.

Чем меньше изменяется скорость тела при взаимодействии с другими телами, тем ближе его движение к равномерному прямолинейному движению по инерции. Такое тело называют более инертным.

Свойством инертности обладают все тела. Оно состоит в том, что для изменения скорости тела при взаимодействии его с любыми другими телами требуется некоторое время.

Проявление свойства инертности тел можно наблюдать в следующем опыте. На тонкой нити подвесим металлический цилиндр (рис. 20, а), снизу привяжем точно такую же нить. Опыт показывает, что при постепенном натяжении нижней нити обрывается верхняя нить (рис. 20, б). Если же резко дернуть за нижнюю нить, то верхняя нить остается целой, а обрывается нижняя нить (рис. 20, в). В этом случае сказывается инертность цилиндра, который не успевает за короткое время достаточно изменить свою скорость и совершить заметное перемещение, достаточное для разрыва верхней нити.

Масса тела.

Свойство тела, от которого зависит его ускорение при взаимодействии с другими телами, называется инертностью. Количественной мерой инертности тела является масса тела. Чем большей массой обладает тело, тем меньшее ускорение оно получает при взаимодействии.

Поэтому в физике принято, что отношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей ускорений:

За единицу массы в Международной системе принята масса специального эталона, изготовленного из сплава платины и иридия. Масса этого эталона называется килограммом (кг).

Массу любого тела можно найти, осуществив взаимодействие этого тела с эталоном массой .

По определению понятия массы отношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей их ускорений (5.2). Измерив модули ускорений тела и эталона, можно найти отношение массы тела к массе эталона

Отношение массы тела к массе эталона равно отношению модуля ускорения эталона . К модулю ускорения тела при их взаимодействии.

Масса тела может быть выражена через массу эталона:

Масса тела - это физическая величина, характеризующая его инертность.

Измерение массы.

Для измерения масс тел в науке, технике и повседневной практике редко применяется способ сравнения массы тела с массой эталона путем определения ускорений тел при их взаимодействии. Обычно используется способ сравнения масс тел с помощью весов.

При взвешивании для определения масс используется способность всех тел взаимодействовать с Землей. Опыты показали, что тела, обладающие одинаковой массой, одинаково притягиваются к Земле. Равенство притяжения тел к Земле можно, например, установить по равному растяжению пружины при поочередном подвешивании к ней тел с одинаковыми массами.

Вопрос 4

Инерциальные системы отсчета

Инерциальные системы отсчета.Первый закон ньютона

Вопрос 3

Первый закон Ньютона – (закон инерции) существуют такие системы отсчета относительно которых поступательно движущее тело сохраняя скорость неизменна или покоится или движется прямолинейно и равномерно, если на него не действует внешние тела или их действие равного нулю тоесть скомпенсирована.

Система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Всякая система отсчёта, движущаяся по отношению к И. с. о. поступательно, равномерно и прямолинейно, есть также И. с. о. Следовательно, теоретически может существовать сколько угодно равноправных И. с. о., обладающих тем важным свойством, что во всех таких системах законы физики одинаковы (так называемый принцип относительности).

Взаимодействие тел. Причиной изменения скорости движения тела всегда является его взаимодействие с другими телами.

После выключения двигателя автомобиль постепенно замедляет свое движение и останавливается. Основная причина изменения скорости движения автомобиля - взаимодействие его колес с дорожным покрытием.

Постоянство отношения модулей ускорений. При взаимодействии двух тел всегда изменяются скорости и первого, и второго тела, т. е. оба тела приобретают ускорения. Модули ускорений двух взаимодействующих тел могут быть различными, но их отношение оказывается постоянным при любых взаимодействиях:

Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие её витков. Или чем ближе два одноимённых заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия к оличественной характеристикой является сила .

Масса тела. Свойство тела, от которого зависит его ускорение при взаимодействии с другими телами, называется инертностью.

Количественной мерой инертности тела является масса тела. Чем большей массой обладает тело, тем меньшее ускорение оно получает при взаимодействии.

Поэтому в физике принято, чтоотношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей ускорений:

За единицу массы в Международной системе принята масса специального эталона, изготовленного из сплава платины и иридия. Масса этого эталона называется килограммом (кг).

Массу любого тела можно найти, осуществив взаимодействие этого тела с эталоном массой.

Отношение массы тела к массе эталона равно отношению модуля ускорения эталона к модулю ускорения тела при их взаимодействии.

Масса тела может быть выражена через массу эталона:

Масса тела - это физическая величина, характеризующая его инертность.

Сила – причина ускорения тел по отношению к инерциальной системе отсчёта или их деформации. Сила – это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.

второй закон ньютона – сила действующая на тело равно произведению массы тела на сообщенное этой силой ускорения.

Физика

Масса тела

Взаимодействие тел. Причиной изменения скорости движения тела всегда являетя его взаимодействие с другими телами.

Постоянство отношения модулей ускорений. При взаимодействии двух тел всегда изменяются скорости и первого, и второго тела, т.е. оба тела приобретают ускорения. Модули ускорений двух взаимодействующих тел могут быть различными, но их отношение оказывается постоянным при любых взаимодействиях:

Инертность тел. Постоянство отношения модулей ускорений двух тел при любых их взаимодействиях показывает, что тела обладают каким-то свойством, от которого зависит их ускорение при взаимодействиях с другими телами.

Свойством инертности обладают все тела. Оно состоит в том, что для изменения скорости тела при взаимодействии его с другими телами требуется некоторое время.

Масса тела. Свойство тела, от которого зависит его ускорение при взаимодействии с другими телами, называется инертностью . Количественной мерой инертности является масса тела. Чем большей массой обладает тело, тем меньшее ускорение оно получает при взаимодействии.

Поэтому в физике принято, что отношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей ускорений :

m 1 /m 2 =a 2 /a 1 (5.2)

Масса тела - это физическая величина, характеризующая его инертность.

Плотность вещества. Отношение массы m тела к его объёму V называется плотностью вещества:

Плотность выражается в килограммах на кубический метр , единицей плотности является 1 кг/м 3 .

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки