1. Перший закон Ньютона
Всі тіла в природі взаємодіють один з одним. Однак в деяких ситуаціях впливу на дане тіло з боку інших тіл можна не брати до уваги.
Так, космічний корабель в далекому міжзоряному просторі практично не відчуває гравітаційного тяжіння об'єктів Всесвіту через їх колосальної віддаленості. Що лежить на столі олівець притягується до Землі, але дія Землі компенсується пружною реакцією столу, і тому олівець знаходиться в спокої, немов ніякі сили на нього взагалі не діють.
У всіх подібних випадках будемо називати тіло вільним. Тіло називається вільним, якщо дії на нього з боку інших тіл або нехтує малі, або компенсують один одного.
1.1. Інерціальні системи відліку
Повсякденний досвід говорить про те, що вільні тіла покояться - як згаданий олівець на столі. Тому довгий час вважалося, що для підтримки якого б то не було руху необхідно здійснювати не компенсуються зовнішній вплив з боку інших тіл.
Знайди репетитора з фізики
Обери викладача для під...
Читати далі
Репетитори
Другий і третій закон Ньютона
[Latexpage]
дію тіл можна описувати за допомогою поняття сили. Сила - це векторна величина, що є мірою впливу одного тіла на інше. Будучи вектором, сила характеризується модулем (абсолютною величиною) і напрямком в просторі. Крім того, важлива точка прикладання сили: одна і та ж по модулю і напрямку сила, прикладена в різних точках протяжного тіла, може надавати різну дію. Так, якщо взятися за обід велосипедного колеса і потягнути по дотичній до обода, то колесо почне обертатися. Якщо ж тягнути уздовж радіуса, ніякого обертання не буде.
Принцип суперпозиції
Досвід показує, що якщо на дане тіло діють кілька інших тіл, то відповідні сили складаються як вектори. Більш точно, справедливий принцип суперпозіції.
Принцип суперпозиції сил. Нехай на тіло діють сили $\vec{F}_1, \vec{F}_2, .... , \vec{F}_n$. Якщо замінити їх однією силою $\vec{F} = \vec{F}_1+\vec{F}_2+....+\vec{F}_n$, то результат впливу не зміниться. Сила $ \vec{F} $ називається рівнодіючої сил $\vec{F}_1, \vec{F}_2,...
Читати далі
Читати далі
Сила пружності
[Latexpage]
наємо, в правій частині другого закону Ньютона $ m \vec{a} = \vec{F} $ стоїть рівнодіюча (тобто векторна сума) всіх сил, прикладених до тіла. Тепер нам належить вивчити сили взаємодії тіл в механіці. Їх три види: сила пружності, гравітаційна сила і сила тертя. Починаємо з сили пружності.
Деформація
Сили пружності виникають при деформаціях тіл. Деформація - це зміна форми і розмірів тіла. До деформацій відносяться розтяг, стиск, кручення, зрушення і вигин. Деформації бувають пружними і пластичними. Пружна деформація повністю зникає після зняття зовнішнього впливу, яке викликало деформацію. В результаті деформоване спочатку тіло відновлює свої початкові розміри і форму.
Знайди репетитора з фізики
Обери викладача для підготовки до іспитів та контрольних робіт
Шукати репетитора
Пластична деформація зберігається (можливо, частково) після зняття зовнішнього навантаження, і тіло вже не повертається до колишніх розмірів і форми. Частинки тіла (молекули ...
Читати далі
Читати далі
Сила тяжіння
[Latexpage]
кі два тіла притягуються одне до одного - з тієї лише однієї причини, що вони мають масу. Ця сила тяжіння називається силою тяжіння або гравітаційною силою.
Закон всесвітнього тяжіння
Гравітаційна взаємодія будь-яких двох тіл у Всесвіті підкоряється досить простому закону. Закон всесвітнього тяжіння. Дві матеріальні точки масами $m_1$ і $m_2$ притягуються один до одного з силою, прямо пропорційною їх масам і обернено пропорційною квадрату відстані $ r $ між ними:
\begin{equation} \label{eq1}
F = G \frac{m_1m_2}{r^2}
\end{equation}
Коефіцієнт пропорційності $ G $ називається гравітаційною сталою. Це фундаментальна константа, і її чисельне значення було визначено на основі експерименту Генрі Кавендіша:
$ G $ = 6,67 · 10-11 (Н · м2)/кг2.
Порядок величини гравітаційної сталої пояснює, чому ми не помічаємо взаємного тяжіння навколишніх предметів: гравітаційні сили виявляються занадто малими при невеликих масах тіл. Ми спостерігаємо лише тяжіння предметів до З...
Читати далі
Читати далі
Сила тертя
[Latexpage]
ила тертя - це сила взаємодії між тілами, що дотикаються і яка перешкоджає переміщенню одного тіла відносно іншого. Сила тертя завжди спрямована уздовж поверхонь дотичних тіл.
У шкільній фізиці розглядаються два види тертя.
Сухе тертя. Воно виникає в зоні контакту поверхонь твердих тіл при відсутності між ними рідкого або газоподібного прошарку.
В'язке тертя. Воно виникає при русі твердого тіла в рідкому або газоподібному середовищі або при переміщенні одного шару середовища щодо іншого.
Сухе і в'язке тертя мають різну природу і відрізняються за властивостями. Розглянемо ці види тертя окремо.
Сухе тертя
Сухе тертя може виникати навіть при відсутності відносного переміщення тіл. Так, важкий диван залишається нерухомим при слабкій спробі зрушити його з місця: наша сила, прикладена до дивану, компенсується силою тертя, що виникає між диваном і підлогою. Сила тертя, яка діє між поверхнями тіл, що знаходяться у спокої, і перешкоджає виникненню руху, нази...
Читати далі
Читати далі
Статика твердого тіла
[Latexpage]
а вивчає рівновагу тіл під дією прикладених до них сил. Рівновага - це стан тіла, при якому кожна його точка залишається весь час нерухомою в деякій інерціальній системі відліку. Умовою рівноваги матеріальної точки є рівність нулю рівнодіючої (тобто векторної суми) всіх сил, прикладених до точки. В цьому випадку наша точка буде рухатися рівномірно і прямолінійно в довільній інерціальній системі відліку. Отже, система відліку, пов'язана з точкою, також буде інерціальною, і в ній точка буде в спокої.
У разі твердого тіла ситуація складніша. Перш за все, важливо враховувати точку прикладання кожної сили.
Сила тяжіння прикладена в центрі ваги тіла. Для тіла простої форми центр ваги збігається з центром симетрії.
Сили пружності і тертя прикладені в точці або в площині контакту тіла з дотичних тілом.
Пряма лінія, що проходить через точку прикладання уздовж вектора сили, називається лінією дії сили . Виявляється, що точку прикладання сили можна переносити вздовж лі...
Читати далі
Читати далі
Статика рідин і газів
[Latexpage]
о- і аеростатиці розглядаються два питання:
рівновагу рідин і газів під дією прикладених до них сил;
рівновагу твердих тіл в рідинах і газах.
Багато з обговорюваних далі фактів стосуються як рідин, так і газів. У таких випадках ми будемо називати рідину і газ середовищем. При стисненні середовища в ньому виникають сили пружності, які називаються силами тиску. Сили тиску діють між дотичними шарами середовища, на занурені в середу тверді тіла, а також на дно і стінки посудини.
Знайди репетитора з фізики
Обери викладача для підготовки до іспитів та контрольних робіт
Шукати репетитора
Сила тиску середовища має дві характерні властивості:
Сила тиску діє перпендикулярно поверхні виділеного елемента середовища або твердого тіла. Це пояснюється плинністю середовища: сили пружності не виникають в ній при відносному зсуві шарів, тому відсутні сили пружності, дотичні до поверхні.
Сила тиску рівномірно розподілена по тій поверхні, на яку вона ді...
Читати далі
Читати далі
Імпульс тіла
[Latexpage]
> Імпульс тіла - це векторна величина, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість:
$$ \vec{p} = m \vec{v}. $$
Спеціальних одиниць вимірювання імпульсу немає. Розмірність імпульсу - це просто витвір розмірності маси на розмірність швидкості:
$[p] = [m] · [v] = $ (кг·м)/с.Чому поняття імпульсу є цікавим? Виявляється, з його допомогою можна надати другим законом Ньютона дещо іншу, також надзвичайно корисну форму.
Другий закон Ньютона в імпульсної формі
Нехай $ \vec{F} $ - рівнодіюча сил, прикладених до тіла маси $ m $. Починаємо з звичайного запису другого закону Ньютона:
$$ m \vec{a} = \vec{F}. $$
З урахуванням того, що прискорення тіла $\vec{a}$ дорівнює похідній вектора швидкості, другий закон Ньютона переписується наступним чином:
$$ m \frac{d \vec {v}}{dt} = \vec{F}. $$
Вносимо константу $ m $ під знак похідної:
$$ \frac{d m \vec{v}} {dt} = \vec{F}. $$
Як бачимо, в лівій частині вийшла похідна імпульсу:
\begin{equation} \label{p}
\frac{d \vec{p...
Читати далі
Читати далі
Закон збереження імпульсу
[Latexpage]
="font-size: large;"> Імпульс системи тіл
Почнемо з простої ситуації системи двох тіл. А саме, нехай є тіло 1 і тіло 2 з імпульсами $ \vec{p_1} $ і $ \vec{p_2} $ відповідно. Імпульс $ \vec{p} $ системи даних тіл - це векторна сума імпульсів кожного тіла:
$$ \vec{p} = \vec{p_1} + \vec{p_2}. $$
Виявляється, для імпульсу системи тіл є формула, аналогічна до другого закону Ньютона у вигляді $ \frac{d \vec{p}}{d t} = \vec{F}. $ Давайте виведемо цю формулу.
Знайди репетитора з фізики
Обери викладача для підготовки до іспитів та контрольних робіт
Шукати репетитора
Всі інші об'єкти, з якими взаємодіють тіла 1 і 2, які ми розглядаємо, ми будемо називати зовнішніми тілами. Сили, з якими зовнішні тіла діють на тіла 1 і 2, називаємо зовнішніми силами. Нехай $ \vec{F}_1 $ - результуюча зовнішня сила, що діє на тіло 1. Аналогічно $ \vec{F}_2 $ - результуюча зовнішня сила, що діє на тіло 2 (рис. 1).
Рисунок 1. Система двох тіл
Крім того, тіла 1 і 2 можуть...
Читати далі
Читати далі
Робота. Потужність.
[Latexpage]
an style="font-size: large;"> Робота
Нехай на тіло діє постійна сила $ \vec{F} $ і тіло, рухаючись прямолінійно по горизонтальній поверхні, зробило переміщення $ \vec{s} $. Сила $ \vec{F} $ не обов'язково є безпосередньою причиною переміщення (так, сила тяжіння не є безпосередньою причиною переміщення шафи, яку пересувають по кімнаті).
Припустимо спочатку, що вектори сили і переміщення співнаправлені (рис. 1, решта сили, що діють на тіло, не вказані).
У цьому простому випадку робота $ A $ визначається як добуток модуля сили на модуль
переміщення:
\begin{equation}\label{A1}
A = F s.
\end{equation}
Одиницею вимірювання роботи служить джоуль (Дж): Дж = Н · м. Таким чином, якщо під дією сили 1 Н тіло переміщається на 1 м, то сила здійснює роботу 1 Дж.
Знайди репетитора з фізики
Обери викладача для підготовки до іспитів та контрольних робіт
Шукати репетитора
Робота сили, перпендикулярної переміщенню, за визначенням вважається рівною нулю. Так, в...
Читати далі
Читати далі