Взаимодействие тел. Сила. Второй закон Ньютона

Механическое движение Относительность движения, Система отсчета, Материальная точка, Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение

План ответа

1. Определение механического движения. 2. Основные понятия механики. 3. Кинематические характеристики. 4. Основные уравнения. 5. Виды движения. 6. Относительность движения.

Механическим движением называют измене-ние положения тела (или его частей) относительно других тел. Например, человек, едущий на эскалато-ре в метро, находится в покое относительно самого эскалатора и перемещается относительно стен тунне-ля; гора Эльбрус находится в покое относительно Земли и движется вместе с Землей относительно Солнца.

Из этих примеров видно, что всегда надо ука-зать тело, относительно которого рассматривается движение, его называют телом отсчета. Система ко-ординат, тело отсчета, с которым она связана, и вы-бранный способ измерения времени образуют си-стему отсчета. Рассмотрим два примера. Размеры орбитальной станции, находящейся на орбите около Земли, можно не учитывать, рассчитывая траекто-рию движения космического корабля при стыковке со станцией, без учета ее размеров не обойтись. Та-ким образом, иногда размерами тела по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь, в этих случаях тело считают материальной точкой, Линию, вдоль которой движется материальная точка, называют траекторией. Длина части траектории между начальным и конечным положением точки называют путем (L). Единица измерения пути -- 1м.

Механическое движение характеризуется тре-мя физическими величинами: перемещением, ско-ростью и ускорением.

Направленный отрезок прямой, проведенный из начального положения движущейся точки в ее конечное положение, называется перемещением (s), Перемещение -- величина векторная Единица изме-рения перемещения-1м.

Скорость -- векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, чис-ленно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Промежуток, времени считается достаточно малым, если скорость в течении этого промежутка не меня-лась. Например, при движении автомобиля t ~ 1 с, при движении элементарной частицы t ~ 10 с, при движении небесных тел t ~ 10 с. Определяющая формула скорости имеет вид v = s /t. Единица изме-рения скорости -- м/с. На практике используют еди-ницу измерения скорости км/ч (36 км/ч = 10 м/с). Измеряют скорость спидометром.

Ускорение -- векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это измене-ние произошло. Если скорость изменяется одинаково в течение всего времени движения, то ускорение можно рассчитать по формуле а = (v - v0)/t. Единица измерения ускорения -- м/с2.

Характеристики механического движения свя-заны между собой основными кинематическими уравнениями.

s = v0t + at2/ 2;

Взаимодействие тел. Сила. Второй закон Ньютона

План ответа

Взаимодействие тел. 2. Виды взаимодейст-вия. 3. Сила. 4. Силы в механике.

Простые наблюдения и опыты, например с те-лежками (рис. 3), приводят к следующим качествен-ным заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют, сохраняет свою скорость неизменной;

б) ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела; в) действия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчета.

Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или, чем ближе два одно-именных заряда, тем сильнее они будут притяги-ваться. В простейших случаях взаимодействия коли-чественной характеристикой является сила. Сила -- причина ускорения тел по отношению к инерциальной системе отсчета или их деформации. Сила -- это

векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимо-действии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точ-кой приложения; в) направлением.

Единица измерения силы -- ньютон. 1 нью-тон -- это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с в направлении действия этой силы, если другие тела на него не действуют. Равнодей-ствующей нескольких сил называют силу, действие которой эквивалентно действию тех сил, которые она заменяет. Равнодействующая является векторной суммой всех сил, приложенных к телу.

R=F1+F2+...+Fn,.

Качественно по своим свойствам взаимодей-ствия также различны. Например, электрическое и магнитное взаимодействия связаны с наличием заря-дов у частиц либо с движением заряженных частиц. Наиболее просто рассчитать силы в электродинами-ке: сила Ампера -- F = IlBsina, сила Лоренца -- F=qv Bsin a., кулоновская сила -- F = q1q2/r2; и гравитационные силы: закон всемирного тяготе-ния-- F = Gm1m2/r2. Такие механические силы, как

сила упругости и сила трения, возникают в резуль-тате электромагнитного взаимодействия. Для их рас-чета необходимо использовать формулы:.Fynp = - kx (закон Гука), Fтр = MN -- сила трения.

На основании опытных данных были сформу-лированы законы Ньютона. Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо про-порционально равнодействующей всех сил, дей-ствующих на тело, обратно пропорционально его массе и направлено так же, как и равнодействую-щая сила: а = F/m.

Для решения задач закон часто записывают в виде: F = та.

Третий закон является обобщением и звучит так: Тела действуют друг на друга с силами рвными по модулю и противоположными по направлению.

Первый закон: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действие других тел компенсирутся).

Билет3