Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
 
21 
1.
Что
такое
физика
? 
2.
Дайте
определение
основных
разделов
классической
механики
. 
3.
Введите
понятие
системы
отсчёта
. 
4.
Дайте
определение
основных
кинематических
параметров
: 
путь
, 
перемещение
, 
скорость
и
ускорение
. 
5.
Что
такое
траектория
? 
6.
Рассмотрите
на
примерах
касательное
и
нормальное
ускорение
тел
. 
7.
Какие
виды
движений
Вы
знаете
? 
8.
Запишите
основные
уравнения
равномерного
и
равнопеременного
движений
, 
дайте
их
графическое
представление
. 
9.
Введите
основные
параметры
вращательного
движения
. 

Конспект
лекций
22
Лекция
 
№
 2 
2.1. 
Динамика
. 
Общие
 
замечания
 
Движение
тел
возникает
и
изменяется
в
результате
взаимо
-
действия
. 
Взаимодействие
может
осуществляться
как
между
непо
-
средственно
соприкасающимися
телами
или
частицами
вещества
, 
так
и
удаленными
друг
от
друга
через
так
называемое
физическое
поле
. 
Под
физическим
 
полем
понимают
особую
форму
материи
, 
которая
связывает
частицы
вещества
в
единые
системы
и
передает
с
конечной
скоростью
действие
одних
частиц
на
другие
. 
К
настоящему
времени
известны
четыре
класса
фундамен
-
тальных
взаимодействий
: 
гравитационное
(r 


), 
электромагнитное
(r 


), 
сильное
(r 

10
-15
м
) 
и
слабое
(r 

10
-18
м
). 
Мерой
механического
взаимодействия
тел
является
векторная
величина
F
, 
которая
называется
 
силой
. 
Измерение
силы
можно
про
-
водить
статическими
и
динамическими
способами
. 
Первый
способ
– 
статический
, 
основан
на
уравновешивании
измеряемой
силы
с
помо
-
щью
другой
, 
откалиброванной
. 
Второй
(
динамический
) 
использует
основной
закон
динамики
ускоренно
движущегося
тела
. 
2.2. 
Законы
 
Ньютона
 
В
основе
динамики
лежат
три
закона
Ньютона
, 
сформулиро
-
ванные
в
1687 
г
. 
в
его
знаменитой
работе
«
Математические
начала
натуральной
философии
». 
Рассмотрим
последовательно
эти
законы
. 
Системы
координат
можно
связывать
с
различными
телами
. 
Особо
важный
класс
тел
представляют
невзаимодействующие
или
свободные
тела
. 
Свободным
называют
тело
, 
настолько
удаленное
от
всех
остальных
, 
что
их
воздействие
на
движение
данного
тела
пре
-
небрежимо
мало
. 
Размерами
свободных
тел
часто
можно
пренебречь
, 
считая
их
материальными
точками
. 
Свяжем
с
группой
одинаково
движущихся
свободных
тел
систему
координат
. 
В
такой
системе
от
-
счета
, 
как
показывает
опыт
, 
все
другие
свободные
тела
движутся
рав
-
номерно
и
прямолинейно
. 
Таким
образом
, 
для
свободных
тел
спра
-
ведливо
утверждение
: 
существуют
 
системы
 
отсчета
, 
в
 
каждой
 
из
 
которых
 
невзаимодействующие
 
тела
 
могут
 
двигаться
 
равномерно
 
и
 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
23 
прямолинейно
(
или
, 
как
частный
случай
такого
движения
, 
находиться
в
состоянии
покоя
). 
Это
утверждение
носит
название
I 
закона
 
Нью
-
тона
или
закона
инерции
(
основные
выводы
получены
еще
Г
. 
Галилеем
). 
Системы
отсчета
, 
связанные
со
свободно
движущимися
телами
называют
инерциальными
 
системами
 
отсчета
. 
При
условии
введения
меры
механического
воздействия
– 
силы
, 
этот
закон
можно
сформулировать
следующим
образом
: 
материальная
 
точка
 
сохра
-
няет
 
состояние
 
покоя
 
или
 
равномерного
 
прямолинейного
 
движе
-
ния
, 
если
 
на
 
нее
 
не
 
действуют
 
никакие
 
силы
 
или
 
действие
 
сил
 
взаимно
 
скомпенсировано
, 
то
есть
если
i
n


1
F
i
=0, 
то

=0 
или
v
=const, 
(2.1)
где
i
n


1
F
i
– 
равнодействующая
всех
сил
, 
приложенных
к
данной
точ
-
ке
. 
Таким
образом
, 
сила
не
накапливается
, 
а
ее
компенсация
приводит
к
равномерному
прямолинейному
движению
. 
Взаимодействие
тел
, 
как
показывает
опыт
, 
вызывает
измене
-
ние
их
скоростей
v
i
= 
v
i
(t). 
(2.2) 
и
, 
как
следствие
, 
их
импульсов
. 
Импульсом
тела
называют
динамиче
-
скую
характеристику
его
движения
, 
равную
р
= m
 v
. (2.3) 
Это
векторная
величина
, 
которая
в
каждый
момент
времени
совпа
-
дает
по
направлению
с
вектором
мгновенной
скорости
. 
Коэффициент
про
-
порциональности
в
(2.3) 
характеризует
объект
движения
и
его
называют
массой
тела
(
измеряется
в
системе
единиц
СИ
в
килограммах
– 
кг
). 
Таким
образом
, 
в
процессе
воздействия
на
данную
материаль
-
ную
точку
других
тел
ее
импульс
изменяется
. 
В
этом
плане
в
качестве
меры
взаимодействия
тел
выбирается
физическая
величина
, 
которая
выражается
через
скорость
изменения
импульса
и
которую
в
динами
-
ческом
понимании
назвали
силой
: 



t
р
i
n


1
F
i
или
точнее

dt
d
р
i
n


1
F
i
.
(2.4) 

Конспект
лекций
24
Представленное
равенство
(2.4) 
носит
название
II 
закона
 
Ньютона
.
Это
фундаментальный
закон
классической
физики
: 
скорость
 
изменения
 
импульса
 
материальной
 
точки
 
равна
 
равнодействующей
 
всех
 
прило
-
женных
 
к
 
ней
 
сил
. 
Его
можно
записать
и
в
другой
форме
i
n


1
F
i
=
dt
d
p
=
dt
)
d(m
v
= 
dt
dm
v
+ m
dt
d
v
. 
(2.5) 
Если
m=const, 
то
i
n


1
F
i
= m
dt
d
v
= m
a
(2.6) 
или
a 
= 
m
i
n
1
i
F


. 
(2.7) 
Ускорение
 
материальной
 
точки
 
пропорционально
 
равно
-
действующей
 
всех
 
приложенных
 
к
 
ней
 
сил
, 
обратно
 
пропорцио
-
нально
 
ее
 
массе
 
и
 
сонаправлено
 
с
 
равнодействующей
 
сил
 
(II 
закон
Ньютона
). 
Согласно
(2.7) 
сила
измеряется
в
кг

м
/
с
2
, 
эта
единица
изме
-
рения
получила
название
ньютон
(
Н
). 
Выражение
(2.7) 
позволяет
конкретизировать
понятие
массы
. 
Из
этого
уравнения
видно
, 
что
при
одинаковой
величине
силы
, 
воз
-
действующей
на
тело
, 
ускорение
материальной
точки
тем
меньше
, 
чем
больше
ее
масса
. 
Свойство
тел
сохранять
состояние
покоя
или
равномерного
прямолинейного
движения
называется
инертностью
(
инерцией
). 
Таким
образом
, 
материальная
точка
, 
получившая
мень
-
шее
ускорение
, 
будет
более
инертной
, 
т
.
е
. 
масса
, 
входящая
в
формулу
II 
закона
Ньютона
, 
характеризует
инерцию
тела
и
ее
называют
инерт
-
ной
массой
. 
Опыт
показывает
, 
что
с
массой
также
связана
способ
-
ность
тел
притягиваться
друг
к
другу
(
гравитационная
масса
). 

жүктеу/скачать 1,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: