INFONKO.RU

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА. МАССА И ИМПУЛЬС ТЕЛА. СИЛА

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА. МАССА И ИМПУЛЬС ТЕЛА. СИЛА

1.18 Первый закон Ньютона________________________________________________________________


Формулировки первого закона Ньютона

Всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равно­мерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со сто­роны других тел не заставит ее изменить это состояние. (В этой формули­ровке Ньютон привел закон, установленный еще Галилеем.)

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступатель­но движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела (или действие других тел компенсируется).

Утверждение о существовании инерциальных систем отсчета составляет

содержание первого закона Ньютона.

Инерциальная система отсчета_______________

Система отсчета, относительно которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

Неинерциальная система отсчета_________

Система отсчета, движущаяся относительно инерциальной системы от­счета с ускорением.

Инерциальность гелиоцентрической системы отсчета______________________________________________

Опытным путем установлено, что инерциальной можно считать гелио­центрическую (звездную) систему отсчета (начало координат находит­ся в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд). Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, неинерциальная, одна­ко эффекты, обусловленные ее неинерциальностью (Земля вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца), при решении многих задач пренебрежимо малы, и в этих случаях ее можно считать инерциальной.

1.19 Масса и импульс тела. Сила_______________________________________________


Инертность тел_______________________________________________________________________________

Свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказы­вают сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Масса тела___________________________________________________________________________________

Физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик ма­терии, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитацион­ные (гравитационная масса) свойства.

В настоящее время можно считать доказанным, что инертная и гравита­ционная массы равны друг другу (с точностью, не меньшей 10~12 их зна­чения).

Свойства массы в рамках классической механики__________________________________________________

Масса — величина аддитивная (масса составного тела равна сумме масс его частей); величина постоянная (не изменяется при движении тела).

Единица массы_______________________________________________________________________________

1 килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиново-иридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов).

Импульс материальной точки (тела)_____________________________________________________________



Векторная величина, численно равная произведению массы материаль­ной точки (тела) на ее скорость и имеющая направление скорости.

Единица импульса___________________________________________________________________________

1 килограмм-метр в секунду равен импульсу материальной точки (тела)
массой 1 кг, движущейся со скоростью 1 м/с.

Сила_______________________________________________________________________________________

Векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приоб­ретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

В каждый момент времени сила характеризуется числовым значением, направлением в пространстве и точкой приложения.


Силы инерции

при ускоренном поступательном движении системы отсчета__________________

Тележка покоится или движется равномерно и прямолинейно (опыт)

Нить, удерживающая шарик, вертикальна, и си­ла тяжести Р уравновешивается силой реакции нити .

Тележка движется равномерно и прямолинейно (опыт)

Нить начнет отклоняться от вертикали назад до такого угла а, пока результирующая сила не обеспечит ускорение шарика, рав­ное .


Инерциальная система отсчета

(анализ опытных данных)______________________________________________________________________

В системе отсчета, связанной, например, с помещением, на шарик дейст­вует результирующая сила , направленная в сторону ускорения тележ­ки а0, и для установившегося движения шарика (шарик теперь движется вместе с тележкой с ускорением а0) равна F = mg tg а = ma0, откуда ( тем больше, чем больше ускорение тележки).

Особенности сил инерции

♦ Силы инерции обусловлены не взаимодействием тел, а ускоренным движением системы отсчета. Поэтому они не подчиняются третьему закону Ньютона.

♦ Силы инерции действуют только в неинерциальных системах отсчета.

СИЛЫ ТРЕНИЯ

1.30 Виды трения___________________________________________________________________

Силы трения________________________________________________________________________________________

Тангенциальные силы, возникающие при соприкосновении поверхно­стей тел и препятствующие их относительному перемещению. Силы трения зависят от относительных скоростей тел; они могут быть раз­ной природы, но в результате действия сил трения механическая энергия всегда превращается во внутреннюю энергию соприкасающихся тел.

Виды трения________________________________________________________________________________________

Внешнее (сухое) трение

Трение, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении.

Трение покоя

Трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.


Внутреннее трение

Трение между частями одного и того же тела, например, между различны­ми слоями жидкости или газа, скорости которых меняются от слоя к слою. В отличие от внешнего трения здесь отсутствует трение покоя.

Виды сухого трения______________________________________________________________________________

Трение скольжения

Возникает, если тело скользит по поверхности опоры.

Трение качения

Возникает, если тело катится по поверхности опоры.

Направление сил трения__________________________________________________________________________

Силы трения направлены по касательной к трущимся поверхностям (или слоям), они противодействуют относительному смещению этих поверх­ностей (направлены всегда противоположно относительной скорости пе­ремещения).

Силы трения покоя и скольжения_

Сила трения покоя__


Относительное движение тел возникает, если внешняя сила F >

— предельная сила трения покоя; — коэффициент трения покоя; N — сила нормального дав­ления]

Сила трения скольжения_

Сила трения скольжения FTp пропорциональна силе N нормального давления, с которой одно тело действует на другое.

[ — коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасаю­щихся поверхностей; , — безразмерные коэффициенты]

Приближенные значения коэффициентов трения покоя ( ) и трения скольжения ( )

Сталь/сталь Дерево/дерево Дерево/кожа Автошина/бетон Автошина/лед
0,15 0,12 0,65 0,3 0,47 0,27 0,65 0,5 0,2 0,15

В случае замкнутой системы

Внешние силы отсутствуют (или геометрическая сумма всех внешних сил равна нулю).

Закон сохранения импульса____________________________________________________________________


Импульс замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяет­ся с течением времени.

Этот закон — фундаментальный закон природы (он универ­сален).

Закон сохранения импульса — следствие однородности пространства_________________________________

Однородность пространства заключается в том, что при параллельном переносе в пространстве замкнутой системы тел как целого ее физические свойства и законы движения не изменяются, иными словами, не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета.

♦ Импульс сохраняется и для незамкнутой системы, если геометрическая сум­ма внешних сил равна нулю.

1.34Закон движения центра масс_________________________________________________

Центр масс системы материальных точек (тела)_________________________________________________

Воображаемая точка С, положение которой характеризует распределе­ние массы этой системы (тела).

Для определения положения центра масс достаточно поочередно подве­сить тело за две различные точки на его поверхности и провести через точки подвеса вертикали, пересечение которых и даст положение центра масс (центр масс может располагаться вне тела).


Радиус-вектор центра масс__


[mi и — соответственно масса и радиус-вектор i-й материальной точки; п — число материальных точек в системе; — масса системы]


Скорость центра масс__


Учли, что =

Импульс системы материальных точек__

Равен произведению массы системы на скорость ее центра масс Pi = mivi; p = Zpt.

Закон движения центра масс_


Центр масс системы движется как материальная точка, в ко­торой сосредоточена масса всей системы и на которую дейст­вует сила, равная геометрической сумме всех внешних сил, приложенных к системе


Работа и энергия

ЭНЕРГИЯ, РАБОТА, МОЩНОСТЬ

Энергия. Работа силы_

Энергия - Универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные виды энергии — механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.

Работа силы - Количественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами.

Работа постоянной силы F, составляющей угол α с направлением прямолинейного движения тела


Работа этой силы равна произведе­нию проекции силы Fs на направ­ление перемещения (Fs = F cos α), умноженной на перемещение точ­ки приложения силы.

Элементарная работа силы на перемещении


[α — угол между векторами и ; ds = | | — элементарный путь; Fs — проекция вектора на вектор ]

♦ Работа — величина скалярная.



Работа силы на участке траектории 1—2_


Для вычисления этого интеграла надо знать зависимость Fs от s вдоль траектории 1—2 (пример на ри­сунке).

Геометрический смысл выраже­ния для А: искомая работа опреде­ляется на графике площадью за­крашенной фигуры.

Единица работы___________________________________________________________________________

1 джоуль — работа, совершаемая силой, равной 1 Н на пути 1 м.


Мощность

Мощность_

Физическая величина, характеризующая скорость совершения работы.

Единица мощности

1 ватт — мощность, при которой за время 1 с совер­шается работа 1 Д



ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

После сложения уравнений


Правая часть равенства определяет работу внешних неконсервативных сил, действующих на систему.


Элементарное приращение кинетической энергии__________________________________________________________________


Первый член равенства (*) равен элементарному при­ращению кинетической энергии dT системы 1.37.


Элементарное приращение потенциальной энергии системы________________________________________________________


Второй член равенства (*) равен элементарной работе внутрен­них и внешних консервативных сил, взятой со знаком «ми­нус», т. е. равен элементарному приращению потенциальной энергии dП системы 1.39.


Изменение полной механической энергии системы___________________________________________________________________


Равно работе внешних неконсервативных сил, действующих на систему.

Правая часть равенства (*) задает dA.

Деформация твердого тела


Закон Гука.

ИНТЕРВАЛ МЕЖДУ СОБЫТИЯМИ

Инвариантность интервала между двумя событиями_

Интервал между двумя событиями______________________________


Инвариантная по отношению к преобразованиям координат вели­чина (не зависящая от системы отсчета).

Это понятие вводится в четырехмерном пространстве, в котором каждое событие характеризуется четырьмя координатами (х, у, z, t):




расстояние между точками обычного трехмерного пространства , в которых эти события произошли, t12 = t2 – t1

Доказательство инвариантности интервала между двумя событиями______

Обозначив Δt = t2- t1, Δх = х2 – х1, Δу = у2 – у1 и Δz= zг – z1 выражение для интервала можно записать в виде . Интервал между теми же событиями в системе К' равен

Подставив преобразования Лоренца 1.83,

после элементарных преобразований получим, что .

Вывод.Теория относительности сформулировала новое представление о пространстве и времени. Пространственно-временные отношения явля­ются не абсолютными величинами, как утверждала механика Галилея— Ньютона, а относительными. Следовательно, представления об абсо­лютном пространстве и времени являются несостоятельными. Кроме того, инвариантность интервала между двумя событиями свидетельст­вует о том, что пространство и время органически связаны между собой и образуют единую форму существования материи — пространство — время.

Соотношение, выполняемое

во всех инерциальных системах отсчета____




(учли выражения для полной энергии и энергии покоя .

Релятивистское соотношение

между энергией и импульсом частицы___

Из выражения Е2 - рг с2 = = т2с4.

Подставив в формулу Е2 = т2с2 + р2с2 выражение Е = Т + Е0 = Т + тс2 1.91, получим записанное в рамке выражение.

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА. МАССА И ИМПУЛЬС ТЕЛА. СИЛА

1.18 Первый закон Ньютона________________________________________________________________


Формулировки первого закона Ньютона

Всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равно­мерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со сто­роны других тел не заставит ее изменить это состояние. (В этой формули­ровке Ньютон привел закон, установленный еще Галилеем.)

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступатель­но движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела (или действие других тел компенсируется).

Утверждение о существовании инерциальных систем отсчета составляет

содержание первого закона Ньютона.

Инерциальная система отсчета_______________

Система отсчета, относительно которой материальная точка, свободная от внешних воздействий, либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

Неинерциальная система отсчета_________

Система отсчета, движущаяся относительно инерциальной системы от­счета с ускорением.

Инерциальность гелиоцентрической системы отсчета______________________________________________

Опытным путем установлено, что инерциальной можно считать гелио­центрическую (звездную) систему отсчета (начало координат находит­ся в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд). Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, неинерциальная, одна­ко эффекты, обусловленные ее неинерциальностью (Земля вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца), при решении многих задач пренебрежимо малы, и в этих случаях ее можно считать инерциальной.

1.19 Масса и импульс тела. Сила_______________________________________________


Инертность тел_______________________________________________________________________________

Свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказы­вают сопротивление изменению его скорости (как по модулю, так и по направлению).

Масса тела___________________________________________________________________________________

Физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик ма­терии, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитацион­ные (гравитационная масса) свойства.

В настоящее время можно считать доказанным, что инертная и гравита­ционная массы равны друг другу (с точностью, не меньшей 10~12 их зна­чения).

Свойства массы в рамках классической механики__________________________________________________

Масса — величина аддитивная (масса составного тела равна сумме масс его частей); величина постоянная (не изменяется при движении тела).

Единица массы_______________________________________________________________________________

1 килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиново-иридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов).

Импульс материальной точки (тела)_____________________________________________________________

Векторная величина, численно равная произведению массы материаль­ной точки (тела) на ее скорость и имеющая направление скорости.

Единица импульса___________________________________________________________________________

1 килограмм-метр в секунду равен импульсу материальной точки (тела)
массой 1 кг, движущейся со скоростью 1 м/с.

Сила_______________________________________________________________________________________

Векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приоб­ретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.

В каждый момент времени сила характеризуется числовым значением, направлением в пространстве и точкой приложения.



infonko.ru/glava-5-allergicheskie-zabolevaniya-nosa-i-uha.html infonko.ru/glava-5-chetire-yazika-terapevta.html infonko.ru/glava-5-chuvstvo-dejstvitelnosti.html infonko.ru/glava-5-delaem-dengi-na-krizise.html infonko.ru/glava-5-deviantnoe-povedenie.html infonko.ru/glava-5-devyat-osnovnih-klassov.html infonko.ru/glava-5-dokazivanie-i-dokazatelstva-v-ugolovnom-processe.html infonko.ru/glava-5-drevnee-primore-faktor-majya.html infonko.ru/glava-5-drugie-vidi-zavisimostej.html infonko.ru/glava-5-ego-psihologiya-i-svyazannie-s-nej-napravleniya-v-teorii-lichnosti-erik-erikson-erih-fromm-i-karen-horni.html infonko.ru/glava-5-ekologicheskie-sistemi.html infonko.ru/glava-5-ekonomicheskaya-chast.html infonko.ru/glava-5-emissiya-cennih-bumag.html infonko.ru/glava-5-eros-v-organizaciyah.html infonko.ru/glava-5-esli-bi-znal-kak-sohranit-zhizn.html infonko.ru/glava-5-faza-3-abreakciya-i-visvobozhdenie.html infonko.ru/glava-5-federalnoe-sobranie.html infonko.ru/glava-5-filosofiya-kak-sposob-zhizni-i-professionalnoj-deyatelnosti-uchitelej-starshih-klassov-prepodavatelej-vuzov-i-upravlencev.html infonko.ru/glava-5-formirovanie-sovremennoj-teorii-evolyucii.html infonko.ru/glava-5-geopolitika-yugoslavskogo-konflikta.html