[Latexpage]
плавают корабли? Почему поднимается вверх воздушный шар? Сейчас мы начнём разбираться с этими вопросами. И снова на помощь придёт закон Архимеда.
Мы знаем, что дерево в воде не тонет. Следовательно, сила тяжести уравновешивается какой-то другой силой, действующей на кусок дерева со стороны воды вертикально вверх. Эта сила называется выталкивающей или архимедовой силой. Она действует на всякое тело, погружённое в жидкость или газ.
Выясним причину возникновения архимедовой силы. Рассмотрим цилиндр площадью поперечного сечения $ S $ и высотой $ h $, погружённый в жидкость плотности $ \rho $. Основания цилиндра горизонтальны. Верхнее основание находится на глубине $ h_1 $, нижнее — на глубине $ h_2 = h_1 + h $ (Рисунок).
Рисунок. $ F_A = F_2 - F_1 $На боковую поверхность цилиндра действуют силы давления, которые приводят лишь к сжатию цилиндра. Эти силы можно не принимать во внимание.
Найди репетитора по физики
Выбери преподавателя для подготов...
Читать далее
Репетиторы
Статика жидкостей и газов
[Latexpage]
о- и аэростатике рассматриваются два вопроса:
равновесие жидкостей и газов под действием приложенных к ним сил;
равновесие твёрдых тел в жидкостях и газах.
Многие из обсуждаемых далее фактов относятся равным образом как к жидкостям, так и к газам. В таких случаях мы будем называть жидкость и газ средой. При сжатии среды в ней возникают силы упругости, называемые силами давления. Силы давления действуют между соприкасающимися слоями среды, на погружённые в среду твёрдые
тела, а также на дно и стенки сосуда. Сила давления среды обладает двумя характерными свойствами.
Сила давления действует перпендикулярно поверхности выделенного элемента среды или твёрдого тела. Это объясняется текучестью среды: силы упругости не возникают в ней при относительном сдвиге слоёв, поэтому отсутствуют силы упругости, касательные к поверхности.
Cила давления равномерно распределена по той поверхности, на которую она действует. Естественной величиной, возникающей в процессе и...
Читать далее
Читать далее
Статика твёрдого тела
[Latexpage]
а изучает равновесие тел под действием приложенных к ним сил. Равновесие — это состояние тела, при котором каждая его точка остаётся всё время неподвижной в некоторой инерциальной системе отсчёта. Условием равновесия материальной точки является равенство нулю равнодействующей (т. е. векторной суммы) всех сил, приложенных к точке. В этом случае наша точка будет двигаться равномерно и прямолинейно в произвольной инерциальной системе отсчёта. Значит, система отсчёта, связанная с точкой, также будет инерциальной, и в ней точка будет покоиться.
В случае твёрдого тела ситуация сложнее. Прежде всего, важно учитывать точку приложения каждой силы.
Сила тяжести приложена в центре тяжести тела. Для тела простой формы центр тяжести совпадает с центром симметрии.
Силы упругости и трения приложены в точке или в плоскости контакта тела с соприкасающимся телом.
Прямая линия, проходящая через точку приложения вдоль вектора силы, называется линией действия силы. Оказывается, то...
Читать далее
Читать далее
Сила трения
[Latexpage]
ла трения — это сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела относительно другого. Сила трения всегда направлена вдоль поверхностей соприкасающихся тел.
В школьной физике рассматриваются два вида трения.
Сухое трение. Оно возникает в зоне контакта поверхностей твёрдых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки.
Вязкое трение. Оно возникает при движении твёрдого тела в жидкой или газообразной среде или при перемещении одного слоя среды относительно другого.
Сухое и вязкое трение имеют разную природу и отличаются по свойствам. Рассмотрим эти виды трения по отдельности.
Сухое трение
Сухое трение может возникать даже при отсутствии относительного перемещения тел. Так, тяжёлый диван остаётся неподвижным при слабой попытке сдвинуть его с места: наша сила, приложенная к дивану, компенсируется силой трения, возникающей между диваном и полом. Сила трения, которая действует между поверхностями ...
Читать далее
Читать далее
Сила тяготения
[Latexpage]
два тела притягиваются друг к другу — по той лишь одной причине, что они имеют массу. Эта сила притяжения называется силой тяготения или гравитационной силой.
Закон всемирного тяготения
Гравитационное взаимодействие любых двух тел во Вселенной подчиняется достаточно простому закону. Закон всемирного тяготения. Две материальные точки массами m1 и m2 притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния $r$ между ними:
\begin{equation} \label{eq1}
F = G \frac{m_1m_2}{r^2}
\end{equation}
Коэффициент пропорциональности $G$ называется гравитационной постоянной. Это фундаментальная константа, и её численное значение было определено на основе эксперимента Генри Кавендиша:
$G$ = 6,67 · 10−11 (Н · м2)/кг2.
Порядок величины гравитационной постоянной объясняет, почему мы не замечаем взаимного притяжения окружающих нас предметов: гравитационные силы оказываются слишком малыми при небольших массах тел. Мы н...
Читать далее
Читать далее
Сила упругости
[Latexpage]
знаем, в правой части второго закона Ньютона $m\vec{a} = \vec{F}$ стоит равнодействующая (то есть векторная сумма) всех сил, приложенных к телу. Теперь нам предстоит изучить силы взаимодействия тел в механике. Их три вида: сила упругости, гравитационная сила и сила трения. Начинаем с силы упругости.
Деформация
Силы упругости возникают при деформациях тел. Деформация — это изменение формы и размеров тела. К деформациям относятся растяжение, сжатие, кручение, сдвиг и изгиб. Деформации бывают упругими и пластическими. Упругая деформация полностью исчезает после снятия внешнего воздействия, которое вызвало деформацию. В результате деформированное поначалу тело восстанавливает свои первоначальные размеры и форму.
Пластическая деформация сохраняется (быть может, частично) после снятия внешней нагрузки, и тело уже не возвращается к прежним размерам и форме. Частицы тела (молекулы или атомы) взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания, имеющими электр...
Читать далее
Читать далее
Второй и третий законы Ньютона
[Latexpage]
действие тел можно описывать с помощью понятия силы. Сила — это векторная величина, являющаяся мерой воздействия одного тела на другое. Будучи вектором, сила характеризуется модулем (абсолютной величиной) и направлением в пространстве. Кроме того, важна точка приложения силы: одна и та же по модулю и направлению сила, приложенная в разных точках протяжённого тела, может оказывать различное воздействие. Так, если взяться за обод велосипедного колеса и потянуть по касательной к ободу, то колесо начнёт вращаться. Если же тянуть вдоль радиуса, никакого вращения не будет.
Принцип суперпозиции
Опыт показывает, что если на данное тело действуют несколько других тел, то соответствующие силы складываются как векторы. Более точно, справедлив принцип суперпозиции.Принцип суперпозиции сил. Пусть на тело действуют силы $\vec{F}_1, \vec{F}_2, .... , \vec{F}_n$. Если заменить их одной силой $\vec{F} = \vec{F}_1+\vec{F}_2+....+\vec{F}_n$, то результат воздействия не изменится. Сила...
Читать далее
Читать далее
Первый закон Ньютона. Масса
1. Первый закон Ньютона
Все тела в природе взаимодействуют друг с другом. Однако в некоторых ситуациях воздействия на данное тело со стороны других тел можно не принимать во внимание.
Так, космический корабль в далёком межзвёздном пространстве практически не испытывает гравитационного притяжения объектов Вселенной из-за их колоссальной удалённости. Лежащий на столе карандаш притягивается к Земле, но действие Земли компенсируется упругой реакцией стола, и поэтому карандаш находится в покое, словно никакие силы на него вообще не действуют.
Во всех подобных случаях будем называть тело свободным. Тело называется свободным, если действия на него со стороны других тел или пренебрежимо малы, или компенсируют друг друга.
1.1. Инерциальные системы отсчёта
Повседневный опыт говорит о том, что свободные тела покоятся — как упомянутый карандаш на столе. Поэтому долгое время считалось, что для поддержания какого бы то ни было движения необходимо осуществлять нескомпенсированное вне...
Читать далее
Читать далее
Громкость, высота, тембр звука
Громкость звука
Звук, создаваемый одним источником, отличается от звука, создаваемого другим. Например, каждая из струн гитары издает звук, отличающийся от звука, который выдается другими струнами.
Две, казалось бы, совершенно одинаковые скрипки могут звучать по-разному. При этом звук скрипки нельзя спутать со звуком гобоя, звук барабана - со звуком тромбона. Те же звуки, созданные разными людьми, отличаются друг от друга.
Все это свидетельствует о необходимости ввести характеристики, с помощью которых можно было бы оценивать излучения и восприятия звука.
Ударим молоточком по ножке камертона с прикрепленным к ней острием и проведем ним по закопченному стеклу. Мы увидим знакомый волнообразный следует, изображенный на рисунке.
Ударив по ветке камертона сильнее, мы услышим более громкий звук, а самое на пластинке оставит след, отличающийся от первого большим «размахом», то есть большей амплитудой колебаний. Итак,
· громкость звука определяется амплитудой колебаний ...
Читать далее
Читать далее
Звук. Звуковые волны.
1.Источники звука
Мы все живем в мире звуков. Этот мир необходим нам для нормального развития и существования. Звуки, которые мы слышим, сообщают о том, что происходит вокруг нас, даже если мы не видим источника звука. Например, мы слышим телефонный звонок, грохот автомобилей или шум дождя.
Нас окружает много предметов, способных издавать звуки, например, музыкальные инструменты: скрипка, гитара, виолончель, флейта, свирель ...
Выполним опыт, подтверждающий, что источниками звука действительно тела колеблются. Воспользуемся физическим прибором, называют камертоном. Медленно придвиньте камертон, звучит, к теннисной шарики, висит на нитке. Как только они столкнутся, шарик сразу же, как будто от сильного толчка, отскочит в сторону. Так происходит именно из-за частых колебания ножек камертона.
Если поднести к струны звучит, шарик для игры в настольный теннис, то шарик, коснувшись струны, отскакивает в сторону. Опыт свидетельствует о том, что струна, которая звучит, колеблется, ...
Читать далее
Читать далее