Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014
жүктеу/скачать 1,26 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект лекций по физике
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.6. Движение тела по окружности
- 2.7. Вес тела и невесомость Весом
- Общая схема решения та - ких задач
- Решение : F + m g + N + F тр = m a
- 2.8. Глоссарий y F y F F тр N F
| силой
трения . Максимальное значение силы трения , когда еще не наблюдается скольжение одного тела относительно другого , называется силой трения покоя . После того , как начнется относительное перемещение тел , между ними действует так называемая сила трения скольжения , по величине несколько меньшая , чем сила трения покоя . Для инженерных расчетов можно считать силу трения покоя равной силе трения скольжения . Если составляющая приложенной к телу силы , лежащая в плоскости соприкосновения двух тел не вызывает скольжение , то возникающую силу трения обычно называют неполной силой трения . При качении одного тела по другому появляется так называе - мая сила трения качения ( в данном курсе не рассматриваем ). Сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления одного тела на другое и приложена к поверхности соприкос - новения тел . В соответствии с III законом Ньютона сила нормального давления равна силе реакции опоры N, при этом при скольжении тела F тр = N, (2.14) где – коэффициент трения скольжения , безразмерная табличная ве - личина , характерная для каждой пары трущихся тел . Коэффициент трения скольжения может меняться в зависимости от свойств тру - щихся объектов и в первом приближении не зависит от силы N и ско - рости скольжения . Пример : тело покоится или движется с постоянной скоростью ( рис . 2.2). В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 29 2.6. Движение тела по окружности При равномерном движении тела по окружности , его ускоре - ние равно центростремительному ( нормальному ) ускорению a n = R 2 , которое всегда направлено по радиусу к центру вращения . Силы , вы - зывающие вращательное движение тела те же самые , что и в случае прямолинейного движения . II закон Ньютона при этом имеет вид m a n = i n 1 F i (2.15) или R m 2 = i n 1 F i , (2.16) где F i – проекции сил , приложенных к телу на направление центрост - ремительного ускорения . В выражении (2.16) i n 1 F i называют центростремительной силой . Это не самостоятельная сила , приложенная к телу , наряду с прочими силами . Это есть равнодействующая всех сил , приложенных к телу , равномерно движущемуся по окружности . N F F тр m g F тр = F; N = mg Рис . 2.2 Конспект лекций 30 Пример . Рассмотрим автомобиль , равномерно движущийся по выпуклому мосту , имеющему в рассматриваемый момент движения радиус кривизны R ( рис . 2.3). В центре моста уравнение движения R m 2 = mg – N. (2.17) В положении автомобиля , которое составляет с вертикалью угол запись II закона Ньютона имеет вид R m 2 = mg cos – N. (2.18) 2.7. Вес тела и невесомость Весом тела называют силу , с которой тело вследствие притя - жения Земли действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес * . В соответствии с III законом Ньютона модуль веса тела равен силе реакции опоры или силе натяжения связи . * Классическое определение для тел , находящихся у поверхности Земли ; в общем плане сила тяжести создается различными небесными телами , а ка - жущийся вес можно создать и путем , например , вращения тела вокруг оси , непроходящей через тело (« мертвая петля » и т . д .). N N F 3 v F 2 F 1 m g m g F 1 = mg cos R О ( центр окружности , по которой в данный момент движется автомобиль ) Рис . 2.3 В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 31 Необходимо помнить , что вес тела и сила тяжести не одно и то же . Эти силы приложены к разным телам и различие их по абсолютной величине определяется многими причинами . Рассмотрим несколько примеров : 1. Тело находится в лифте , движущемся в вертикальном на - правлении а = 0 a 0 N N N a 0 m g m g m g N = Р ma = N–mg ma=mg–N Р = mg N=P=m(g+a) N=P=m(g–a) Рис . 2.4 2. Тело находится на поверхности Земли в разных ее точках P полюс = N m g N э = Р э m g N э На полюсе Земли тело находит - ся на оси ее вращения . Вес тела в этом случае Р п = mg Если тело находится на экваторе Земли , то с учетом ее вращения вес тела N э = Р э =mg– 3 2 R m Рис . 2.5 Конспект лекций 32 Если тело не действует на опору или подвес , то говорят , что оно находится в состоянии невесомости . В этом случае на тело дей - ствует только сила земного притяжения ( состояние свободного паде - ния ). В деталях методика решения задач на законы Ньютона будет рассмотрена на практических занятиях . Общая схема решения та - ких задач выглядит следующим образом : 1. Начертить рисунок в соответствии с условиями задачи . 2. Выполнить анализ взаимодействий тел и на его основе соз - дать чертеж сил , действующих на рассматриваемые тела . 3. Изобразить на рисунке систему отсчета ( тело отсчета и связанную с ним систему координат ). 4. Записать соотношения по II закону Ньютона для каждого из движущихся тел системы в векторной форме . 5. Записать эти же уравнения в проекциях на оси координат . 6. Решить полученную систему уравнений относительно не - известных величин и проверить их размерность . Пример . Определить ускорение , с которым движется тело по горизонтальной поверхности , если известен коэффициент трения ме - жду телом и поверхностью . К телу приложена внешняя сила F , направ - ленная под углом к горизонтальной поверхности . Масса тела – m ( рис . 2.6). Решение : F + m g + N + F тр = m a OX: ma = F cos – F тр , где F тр = N OY: 0 = N + F sin – mg N = mg – F sin F тр = (mg – F sin ) a = m ) sin F mg ( cos F 2.8. Глоссарий y F y F F тр N F x x m g Рис . 2.6 В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 33 Вес тела – сила , с которой тело , находящееся в по - ле сил тяжести , действует на горизон - тальную опору или подвес , препятст - вующие свободному падению тел . Всемирного тяготения закон – две произвольные материальные точки притягиваются друг к другу с силой , мо - дуль которой прямо пропорционален произведению масс этих материальных точек и обратно пропорционален квад - рату расстояния между ними . Гука закон – сила упругости пропорциональна де - формации тела и направлена в сторону , противоположную направлению пере - мещения частиц тела при деформации . Инерциальная система отсчета – это система отсчета , связанная со сво - бодно движущимся телом , в ней выпол - няются законы Ньютона . Масса ( гравитационная ) – характеризует способность тел притяги - ваться друг к другу . Масса ( инертная ) – мера инертности тел . Невесомость – движение тела под действием лишь од - ной силы тяжести . Ньютона законы I закон – материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейно - го движения , если на нее не действуют никакие силы или действие сил взаимно скомпенсировано . II закон – ускорение , с которым движется матери - альная точка , прямо пропорционально равнодействующей приложенных к ней сил , обратно пропорционально ее массе и сонаправлено с равнодействующей сил . III закон – две материальные точки взаимодейст - Конспект лекций 34 вуют с силами , одинаковыми по модулю и имеющими противоположное направ - ление вдоль прямой , соединяющей эти точки . Сила – мера взаимодействия тел , может быть выражена через скорость изменения им - пульса тела . Сила трения покоя – максимальное значение силы трения , когда еще не наблюдается скольжение одного тела относительно другого . Сила трения скольжения – сила , возникающая на границе сопри - косновения тел при их относительном движении и направленная противопо - ложно вектору скорости относительного перемещения . жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|