Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014
жүктеу/скачать 1,26 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект лекций по физике
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.3. Закон всемирного тяготения . Сила тяжести
- 2.4. Силы упругости . Закон Гука
- Закон Гука
| Примеры
1. На тело , падающее на поверхность Земли действуют две силы : сила притяжения F ( гравитация ) и сила сопротивления воздуха F С . Направляя координатную ось вертикально вниз , имеем в проекци - ях на эту ось уравнение движения ( см . уравнение 2.7): F – F c = ma. (2.8) В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 25 2. Согласно II закону Ньютона ( см . 2.4 и 2.5) даже при малой величине равнодействующей силы при длительном воздействии мож - но сдвинуть с места тела очень большой массы – F t = p ( автомо - биль , стоящий на дороге или вагон , находящийся на ровном железно - дорожном пути может сдвинуть один человек ). Наоборот , при крат - ковременном ударе ( гашении импульса ) можно получить огромное силовое воздействие , часто приводящее даже к разрушению тел . Рассматривая замкнутую систему из двух материальных точек можно убедиться , что силы их взаимодействия одинаковы по мо - дулю и направлены в противоположные стороны вдоль соеди - няющей эти точки прямой F 12 = – F 21 . (2.9) Это утверждение носит название III закона Ньютона . Силы F 12 и F 21 называют силами действия и противодействия . Пример . Человек , передвигая объемную мебель по полу ( шкаф , диван и т . д .) прикладывает к ней определенное усилие , и , в свою очередь , получает противодействие – F 21 , равное по модулю и направленное противоположно воздействию человека на данный объ - ект . Передвижение человека возможно только из - за наличия третьего объекта взаимодействия – пола , от которого он отталкивается . Важно понять , что силы , возникающие при взаимодействии тел , не могут уравновесить друг друга , так как приложены к разным телам . Любая система отсчета , движущаяся по отношению к инерци - альной системе отсчета ( и . с . о ) поступательно , равномерно и прямо - линейно , является также и . с . о . И . с . о – это абстракция , ибо всегда су - ществуют параллельно элементы криволинейного движения ( напри - мер , Земля вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца ). Для и . с . о работает принцип относительности , согласно ко - торому все законы физики одинаковы во всех и . с . о . Его частным слу - чаем является принцип относительности Галилея : во всех инерци - альных системах отсчета при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково , по одинаковым зако - нам . Конспект лекций 26 Если система отсчета движется с ускорением , то в ней не бу - дет выполняться ни I, ни II законы Ньютона . Чтобы I и II законы Ньютона работали в неинерциальных системах отсчета , к телам при - кладывают так называемые силы инерции ( они не обусловлены взаи - модействием тел , к ним не применим III закон Ньютона ) – F ИНЕРЦ . = –m a . Обсуждая законы Ньютона , мы пользовались понятием матери - альной точки , хотя размерами тела пренебречь нельзя по сравнению с размерами других тел . Однако , модель материальной точки часто при - менима , так как тела движутся во многих случаях только поступательно . 2.3. Закон всемирного тяготения . Сила тяжести Этот закон сформулирован И . Ньютоном в 1682 году : две любые материальные точки притягиваются друг к другу с силой , модуль которой прямо пропорционален произведению масс этих точек и об - ратно пропорционален квадрату расстояния между ними , то есть F = G 2 2 1 r m m , (2.10) где G = 6,67 10 -11 Н м 2 / кг 2 – гравитационная постоянная ; m 1 и m 2 – гравитационные массы , которые определяют интенсивность притяже - ния ; r – расстояние между взаимодействующими точками . Падение тел на Землю в пустоте называется свободным па - дением , в этом случае m и g = G 2 3 3 г R M m , (2.11) где m и и m г – соответственно инертная и гравитационная масса , R 3 и М 3 – соответственно радиус и масса Земли . Опыты Галилея , показывающие , что все тела в пустоте падают с одинаковым ускорением , позволяют считать m и = m г ( современные эксперименты подтверждают это с погрешностью до 10 -12 ), поэтому g = G 2 3 3 R M 9,8 2 c м . (2.12) В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 27 Равенство для всех веществ инертной и гравитационной масс получило название принципа эквивалентности . Силу m g , с которой Земля притягивает к себе тела называют силой тяжести , точку приложения этой силы – центром тяжести тела 1 . Все силы , которые мы будем в дальнейшем показывать на чертежах , при отсутствии вращения тела , будут приложены к этой точке . Закон__Гука'>2.4. Силы упругости . Закон Гука Изменение формы или размеров тела называют деформацией . Причина деформации кроется в различных ускорениях у отдельных частей тела . Силы упругости – это силы , появляющиеся при деформации тела и направленные в сторону восстановления его прежних форм и размеров под прямым углом к деформируемой поверхности . Упругими называются такие деформации , когда тело полно - стью восстанавливает свою форму и размеры после снятия внешнего усилия . Закон Гука : сила упругости , возникающая при действии на тело внешних сил , пропорциональна его деформации и направлена в сторону , противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации . В частности F x = –kx , (2.13) где F x – проекция силы упругости на ось ОХ , направленную по векто - ру перемещения , х – деформация тела и k – коэффициент жесткости . Силу упругости N , возникающую в результате деформации опоры при воздействии на нее внешних сил и действующую на тело , называют силой реакции опоры ( рис . 2.1). N N N = mg+F N N = mg–F 1 В однородном поле тяжести центр тяжести тела совпадает с его центром масс и находится как точка пересечения прямых , вдоль которых должны быть направлены силы , вызывающие только поступательное движение тела . Конспект лекций 28 F F m g m g m g Рис . 2.1 2.5. Сила трения Сила сопротивления , появляющаяся на границе раздела двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении или по - пытке перемещения , называется жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|