Как се движи едно тяло, ако върху него не действат други сили? Как се движи едно тяло, ако върху него не действат други сили? Тялото се движи равномерно по права линия. Това променя ли скоростта му? Тялото се движи равномерно по права линия. Това променя ли скоростта му? Как се чете първият закон на Нютон? Как се чете първият закон на Нютон? Инерционна ли е референтната рамка, която се движи с ускорение спрямо инерционна система? Инерционна ли е референтната рамка, която се движи с ускорение спрямо инерционна система? Каква е причината за ускореното движение на телата. Каква е причината за ускореното движение на телата

Как се чете вторият закон на Нютон? Как се чете вторият закон на Нютон? Как да четем третия закон на Нютон Как да четем третия закон на Нютон Какви отправни системи се наричат ​​инерциални? Кои отправни системи се наричат ​​инерциални? Кои отправни системи се наричат ​​неинерциални? Кои отправни системи се наричат ​​неинерциални? Изразете единицата за сила чрез единицата за маса и ускорение. Изразете единицата за сила чрез единицата за маса и ускорение.

Историята за това как „лебедът, ракът и щуката започнаха да носят товар от багаж“ е известна на всички. Историята за това как „лебедът, ракът и щуката започнаха да носят товар от багаж“ е известна на всички. ...Лебедът се втурва в облаците, ...Лебедът се втурва в облаците, ракът се движи назад, ракът се движи назад, А щуката се дърпа във водата. И щуката се дърпа във водата. Обосновете непоследователността на това твърдение от гледна точка на класическата механика. Обосновете непоследователността на това твърдение от гледна точка на класическата механика.

Попълнете празните места: Попълнете празните места: Под действието на сила тялото се движи... Под действието на сила тялото се движи... Ако при постоянна маса на тялото силата се увеличи с 2 пъти, след това ускорението... с... пъти. Ако при постоянна маса на тялото силата се увеличи 2 пъти, то ускорението ... с ... пъти. Ако масата на тялото се намали 4 пъти, а силата, действаща върху тялото, се увеличи 2 пъти, то ускорението ... с ... пъти. Ако масата на тялото се намали 4 пъти, а силата, действаща върху тялото, се увеличи 2 пъти, то ускорението ... с ... пъти. Ако силата се увеличи 3 пъти, а масата ..., тогава ускорението ще остане непроменено. Ако силата се увеличи 3 пъти, а масата ..., тогава ускорението ще остане непроменено.

Дадени са графики на зависимостта на проекцията на скоростта и ускорението от времето при праволинейно движение. Посочете в кои области се компенсират действията на околните тела. Каква е посоката на резултантната сила спрямо посоката на движение? Дадени са графики на зависимостта на проекцията на скоростта и ускорението от времето при праволинейно движение. Посочете в кои области се компенсират действията на околните тела. Каква е посоката на резултантната сила спрямо посоката на движение? v a

Усещаме го така, сякаш сме „притиснати“ в пода или сякаш „висим“ във въздуха. Това най-добре се усеща при каране на влакче в увеселителен парк или в асансьорите на високите сгради, които изведнъж започват да се издигат и спускат.

Пример:

Примери за наддаване на тегло:

Когато асансьорът изведнъж започне да се движи нагоре, хората в асансьора се чувстват така, сякаш са „притиснати“ към пода.

Когато асансьорът рязко намали скоростта си надолу, тогава хората в асансьора, поради инерция, „притискат“ краката си по-силно в пода на асансьора.

Когато влакче в увеселителен парк преминава през дъното на влакчето в увеселителен парк, пътниците в количката изпитват чувството, че са „притиснати“ в седалката.

Пример:

Примери за загуба на тегло:

При бързо колоездене по малки хълмове, колоездачът на върха на хълма изпитва усещане за лекота.

Когато асансьорът внезапно започне да се движи надолу, хората в асансьора усещат, че натискът им върху пода намалява и се появява усещане за свободно падане.

Когато влакче в увеселителен парк преминава през най-високата точка на пътуването, пътниците в количката изпитват усещането, че са „хвърлени“ във въздуха.

Когато човек се залюлее до най-високата точка на люлка, усеща, че за кратък момент тялото „увисва“ във въздуха.

Промяната на теглото е свързана с инерцията - желанието на тялото да поддържа първоначалното си състояние. Следователно промяната в теглото винаги е противоположна на ускорението на движението. Когато ускорението на движението е насочено нагоре, теглото на тялото се увеличава. И ако ускорението на движението е насочено надолу, теглото на тялото намалява.

На фигурата сините стрелки показват посоката на ускорение на движението.

1) Ако асансьорът е неподвижен или се движи равномерно, тогава ускорението е нула. В този случай теглото на човека е нормално, то е равно на силата на гравитацията и се определя, както следва: P = m ⋅ g.

2) Ако асансьорът ускорява нагоре или намалява скоростта си, когато се движи надолу, тогава ускорението е насочено нагоре. В този случай теглото на човека се увеличава и се определя, както следва: P = m ⋅ g + a.

3) Ако асансьорът ускорява надолу или намалява скоростта си, когато се движи нагоре, тогава ускорението е насочено надолу. В този случай теглото на човека намалява и се определя, както следва: P = m ⋅ g − a.

4) Ако човек се намира в обект, който пада свободно, тогава ускорението на движението е насочено надолу и е същото като ускорението на свободното падане: \( a = g\).

В този случай теглото на лицето е нула: P = 0.

Пример:

Дадено: човешка маса - \(80 kg\). Мъж влиза в асансьор, за да се качи. Ускорението на асансьора е \(7\) m s 2 .

Всеки етап на движение, заедно с показанията на измерванията, е показан на фигурите по-долу.

1) Асансьорът е неподвижен и теглото на човека е: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

2) Асансьорът започва да се движи нагоре с ускорение \(7\) m s 2 и теглото на човека се увеличава: P = m ⋅ g a = 80 ⋅ 9,8 7 = 1334 N.

3) Асансьорът е набрал скорост и се движи равномерно, докато теглото на човека е: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

4) Когато се движи нагоре, асансьорът се забавя с отрицателно ускорение (забавяне) \(7\) m s 2 и теглото на човека намалява: P = m ⋅ g − a = 80 ⋅ 9,8 − 7 = 224 N.

5) Асансьорът е спрял напълно, теглото на човека е: P = m ⋅ g = 80 ⋅ 9,8 = 784 N.

В допълнение към снимки и примери за задачата, можете да гледате видеоклип на експеримент, проведен от ученици, който показва как телесното тегло на човек се променя в асансьор. По време на експеримента учениците използват везни, в които теглото се посочва веднага в \(нютони, N\) вместо в килограми. http://www.youtube.com/watch?v=D-GzuZjawNI.

Пример:

Състоянието на безтегловност възниква в ситуации, когато човек се намира в обект, който е в свободно падане. Има специални самолети, които са предназначени да създават състояние на безтегловност. Те се издигат до определена височина и след това самолетът преминава в свободно падане за около \(30 секунди\). По време на свободно падане на самолет хората в него изпитват състояние на безтегловност. Тази ситуация може да се види в това видео.

Това е векторната сума на всички сили, действащи върху тялото.

Велосипедистът се навежда към завоя. Силата на гравитацията и силата на реакция на опората от земята осигуряват резултатна сила, която придава центростремителното ускорение, необходимо за движение в кръг

Връзка с втория закон на Нютон

Да си припомним закона на Нютон:

Резултантната сила може да бъде равна на нула в случай, че една сила се компенсира от друга, същата сила, но противоположна по посока. В този случай тялото е в покой или се движи равномерно.

Ако резултантната сила НЕ е нула, тогава тялото се движи равномерно ускорено. Всъщност тази сила е причината за неравномерното движение. Посока на резултантната сила Винагисъвпада по посока с вектора на ускорението.

Когато е необходимо да се изобразят силите, действащи върху тялото, докато тялото се движи равномерно ускорено, това означава, че в посоката на ускорението действащата сила е по-голяма от противоположната. Ако тялото се движи равномерно или е в покой, дължината на векторите на силата е еднаква.

Намиране на резултантната сила

За да се намери резултантната сила, е необходимо: първо, да се обозначат правилно всички сили, действащи върху тялото; след това начертайте координатни оси, изберете техните посоки; в третата стъпка е необходимо да се определят проекциите на векторите върху осите; запишете уравненията. Накратко: 1) идентифицирайте силите; 2) изберете осите и техните посоки; 3) намерете проекциите на силите върху оста; 4) запишете уравненията.

Как се пишат уравнения? Ако в определена посока тялото се движи равномерно или е в покой, тогава алгебричната сума (като се вземат предвид знаците) на проекциите на силите е равна на нула. Ако едно тяло се движи равномерно ускорено в определена посока, тогава алгебричната сума на проекциите на силите е равна на произведението на масата и ускорението, съгласно втория закон на Нютон.

Примери

Тялото, което се движи равномерно по хоризонтална повърхност, е подложено на силата на гравитацията, силата на реакция на опората, силата на триене и силата, под действието на която тялото се движи.

Нека обозначим силите, изберете координатните оси

Да намерим проекциите

Записване на уравненията

Тяло, притиснато към вертикална стена, се движи надолу с равномерно ускорение. Върху тялото действат силата на гравитацията, силата на триене, реакцията на опората и силата, с която тялото се притиска. Векторът на ускорението е насочен вертикално надолу. Резултантната сила е насочена вертикално надолу.

Тялото се движи равномерно по клин, чийто наклон е алфа. Върху тялото действат силата на гравитацията, силата на реакция на опората и силата на триене.

Основното нещо, което трябва да запомните

1) Ако тялото е в покой или се движи равномерно, тогава резултантната сила е нула и ускорението е нула;
2) Ако тялото се движи равномерно ускорено, тогава резултантната сила не е нула;
3) Посоката на вектора на резултантната сила винаги съвпада с посоката на ускорението;
4) Да може да напише уравнения на проекции на силите, действащи върху тялото

Блокът е механично устройство, колело, което се върти около оста си. Блоковете могат да бъдат ПодвиженИ неподвижен.

Фиксиран блокизползва се само за промяна на посоката на силата.

Телата, свързани с неразтеглива нишка, имат равни ускорения.

Подвижен блокпредназначени да променят количеството приложени усилия. Ако краищата на въжето, захващащо блока, правят равни ъгли с хоризонта, тогава повдигането на товара ще изисква сила, наполовина по-малка от теглото на товара. Силата, действаща върху товара, е свързана с теглото му, тъй като радиусът на блока е с хордата на дъга, обградена от въже.

Ускорението на тяло A е половината от ускорението на тяло B.

Всъщност всеки блок е рамо на лоста, при неподвижен блок - равни рамена, при подвижен - със съотношение на рамената 1 към 2. Както за всеки друг лост, за блока важи следното правило: колко пъти печелим в усилие, толкова пъти губим в разстояние

Използва се и система, състояща се от комбинация от няколко подвижни и неподвижни блока. Тази система се нарича полиспаст.

Основи на динамиката

Ако кинематиката е дял от механиката, в който движенията се описват и изучават, без да се изучават причините, които ги предизвикват, то динамиката разглежда движението от другата страна.

Динамиката е дял от механиката, в който се изясняват причините, поради които естеството на движението на телата може да се промени.

Класическата динамика се основава на трите закона на Нютон.

Всяко материално тяло се влияе от телата около него. В същото време самата тя влияе върху телата около себе си. С други думи, тела взаимодействатпомежду си.

Количествената мярка за взаимодействие е силата.

Сила- векторно количество. За да определите сила, трябва да посочите нейната величина, посока на действие, тялото, към което е приложена силата и точката на приложение.

Всички тела имат свойството инерция.

Инерцията се състои в способността на телата да поддържат състояние на покой или равномерно праволинейно движение (запазват непроменена скоростта, която притежават).

Инерцията на различните тела е различна.

Количествена мярка за инерция е телесното тегло.

Единицата за маса е килограм. Това е основната единица, представена от масата на международния прототип на килограма (еталон).

Наблюденията и опитът показват, че скоростта на всяко тяло се променя само когато върху него действат други тела (под действието на сила). Постоянна скорост е възможна само ако ускорението е нула.

В началото на 16-17 век Галилей установява следния закон:

Ако върху тялото не действат други тела, тогава тялото поддържа състояние на покой или праволинейно равномерно движение.

В края на 17в Нютонго включи в своите закони на механиката като първи законкато му се обадиш закон на инерцията.

Законът за инерцията гласи:

Ако върху тялото не действат други тела, то се намира в състояние на покой или равномерно праволинейно движение спрямо инерциалната отправна система.

От този закон следва, че причината за промяната на скоростта е силата.

Втори закон на Нютонотговаря на въпроса как се движи тялото под въздействието на сила. Тъй като скоростта може да се промени само при наличие на ускорение, а причината за промяната е силата, тогава силата е причината за ускорението.

Законът гласи:

Ускорението, придобито от материална точка (тяло) в инерционна отправна система, е пропорционално на силата, действаща върху точката, обратно пропорционално на масата на материалната точка и съвпада по посока със силата.

Единица сила – нютон (H):

Първият и вторият закон разглеждат само едно тяло. Но силите възникват само в присъствието на две взаимодействащи тела и са мярка за това взаимодействие.

Трети законразглежда двете взаимодействащи тела.

Законът гласи:

Силите, с които две тела действат едно върху друго, са равни по големина и са насочени в противоположни посоки по правата линия, свързваща тези тела.

в пряк контакт. В този случай той е придружен от промяна във формата и обема на взаимодействащите тела - деформации. Силите, които възникват в този случай, се наричат еластични сили.

Може да се осъществи взаимодействие на разстояние. В този случай те казват, че има силово поле. Едно от тези полета е гравитационното поле, а силите, възникващи в него, се наричат сили на гравитацията.

При непосредствено съприкосновение на телата освен еластичните възникват и сили от друг вид, т.нар сили на триене. Те се характеризират с това, че възпрепятстват движението на едно търкащо се тяло спрямо друго или предотвратяват самото възникване на това движение.

Земно притегляне, чието действие сме свикнали при земни условия, се дължи на привличането (действието на гравитационното поле) на Земята. Количествено се определя по формулата:

ж - ускорение на гравитацията;

м– масата на разглежданото тяло;

Фактът, че за всички тела, върху които действат само гравитационни сили, полученото ускорение е еднакво и еднакво ж , установява Галилей.

Силата на гравитацията е приложена към центъра на масата на тялото и е насочена надолу по отвес.

Еластични силивъзникват в резултат на взаимодействието на тела, които се деформират.

Установено е, че еластичната сила е пропорционална на изместването на частиците от равновесното положение, което възниква при деформация на тялото, и е насочена към равновесното положение.

Тази връзка е установена за първи път от съвременника на Нютон Робърт Хук и е известна във физиката като закон на Хук.

х– количеството еластична информация;

к– твърдост на тялото;

Сковаността има измерение [N/m]. Зависи не само от материала на тялото, но и от формата, която има това тяло.

Сила на триене при плъзганепредотвратява движението на едно търкащо се тяло спрямо друго и действа при възникване на такова движение (плъзгане). Тя е насочена тангенциално към триещите се повърхности в посока, обратна на движението на дадено тяло спрямо друго и зависи от състоянието на триещите се повърхности и натиска на натиск.

 – коефициент на триене при плъзгане, зависещ от характера и състоянието на контактуващите тела, който няма размерност;

н– нормална сила на натиск, притискаща триещите се повърхности една към друга;

Статична сила на триене.За да може едно търкащо се тяло да започне да се движи спрямо друго, трябва да се приложи някаква сила. Ако силата е по-малка от необходимата, движението няма да започне. Това означава, че приложената сила се компенсира от някаква сила. Това сила на статично триене.

Силата на статично триене възниква, когато се появи сила, която се стреми да накара едно тяло да се плъзне върху друго.

Силата на статичното триене е равна по големина и противоположна по посока на външната сила.

Силата на статичното триене нараства с увеличаване на външната сила до определена граница, след което започва плъзгане.

Ограничителната сила на статичното триене в много случаи надвишава силата на триенето при плъзгане.

Сила на триене при търкаляне.Ако едно тяло има форма, която му позволява да се търкаля по повърхността на друго тяло, тогава възниква сила на триене при търкаляне.

Силата на триене при търкаляне е по-малка от силата на триене при плъзгане.

Появата на триене при търкаляне се причинява от деформацията на повърхностите на двете тела, поради което търкалящото се тяло изглежда се търкаля нагоре по хълм. В същото време участъците от една повърхност, които преди това са били в контакт, се отделят от другата.

Част 2. Динамиката изучава законите на движение на телата и причините, които предизвикват или променят това движение. Отговаря на въпроса: Защо се променя движението на тялото?

Част 3. Статиката изучава условията (законите) на равновесие на тяло или система от тела. Отговаря на въпроса: Какво е необходимо, за да не се движи тялото?

Част 4. Законите за запазване определят фундаментални инварианти във всички промени. Те отговарят на въпроса: Какво се запазва в системата, когато се правят промени в нея?

Обектът на разглеждане е едно тяло или система от тела. Например, има разлика в това, което се нарича импулс на едно тяло и това, което е импулс на система от тела. Дайте подходящи определения!

Материална точка– модел на тяло с маса, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати в тази задача. Изследването на движението на произволно тяло (с размери и определена форма) се свежда до изучаване на движението на система от материални точки.

Методически указания.Трябва да се отбележи, че основно всичко, което се изучава в средното училище, се отнася само до механика на материална точка. Така че координатите определят само позицията единточки и ако имаме предвид тяло, което винаги има някакви размери, тогава е невъзможно да се уточни позицията му с помощта на една тройка (в пространството) координати! Можете да посочите само позицията на някои от неговите точки, по-често това означава центърът на масата (точка C) на това тяло.

Освен това смисълът на понятието „разстояние” (в случая, когато става дума за два обекта) винаги се свежда до разстояние между две точки. Ако две тела имат формата на сфери, то разстоянието между тях може да се приеме като разстояние между точките на техните центрове. Например, ако разгледаме движението на Земята около Слънцето, тогава, пренебрегвайки линейните размери на тези тела, разстоянието между тях се приема за разстоянието между точките на техните центрове на тежест (като се имат предвид Земята и Слънцето да са симетрични топки по плътност, получаваме, че центърът на тежестта на всяка от тях съвпада по позиция в пространството с нейния геометричен център). Ако формите на телата са произволни, тогава най-вероятно разстоянието между тях ще се счита за най-късото разстояние между всеки две точки на техните повърхности.

В това отношение използването на модел на материална точка теоретично ни освобождава от много неудобства и неясноти. Но също така е важно да следите колко различни са резултатите, получени с помощта на тази абстракция, от това, което е в действителност. С други думи, колко точно моделът отговаря на реалната ситуация, която се изследва. Необходимостта от въвеждане на абстракции (модели) често се дължи на изискването за използване на прецизен математически апарат.

Ако едно тяло е моделирано от материална точка, то може да се движи по един от следните прости начини:

прави и равномерно

праволинейно с постоянно ускорение (равномерно),

равномерно по обиколката,

в кръг с ускорение,

осцилация – периодично движение или движение с повторение.

Движението на тяло, хвърлено под ъгъл спрямо хоризонталата, е съставен вид движение: =1+2, т.е. равномерно по оста хи еднакво променлива по оста при. Добавянето на тези движения дава движение според този тип.

Ако тялото се моделира като ATT, тогава видовете движение са различни и това се отразява в терминологията.

Движение напред - движение, при което всяка права линия, твърдо свързана с движещо се тяло, остава успоредна на първоначалното си положение. Траекториите на всички точки са абсолютно еднакви (напълно комбинирани), параметрите на движение са еднакви по всяко време. Следователно, за да се опише транслационното движение на ATT, е достатъчно да се опише движението на която и да е от неговите точки.

Ротационно движение- движение, при което всички точки на тялото се движат в кръгове, чиито центрове лежат на една права линия, т.нар. ос на въртене.Всички точки имат еднакви ъглови характеристики на движение и различни линейни.

За да опишем механичното движение, се нуждаем от собствени средства. Тяхната съвкупност се нарича референтна система.

Отчитането на относителността на движението включва уточняване на позицията на материална точка спрямо някое друго, произволно избрано тяло, т.нар. референтно тяло.Координатната система е свързана с него. Справочна система– набор от референтно тяло, координатна система и часовник. Отчитането на времето започва от момента, в който часовникът е „включен“ (ще разбираме часовника като устройство за отчитане на времеви интервали). Понятията „точка във времето“ и „времеви период“ са различни! Стойността на даден период от време не зависи от това с кой часовник се измерва (ако всички часовници, за които става дума, измерват времето в едни и същи единици). Моментът във времето, напротив, напълно се определя от това кога часовникът е „включен“, т.е. позиция начало на отчитане на времето.

Движението може да бъде описано на различни езици:

Формулата, изразяваща зависимостта на координатите на тялото (или изминатото разстояние) от времето, се нарича закон на движението.

Коментирайте . Относителността на движението се изразява в това, че положението (координата или разстояние от референтното тяло), скоростта и времето на движение на въпросното тяло могат да бъдат различни в различните референтни системи. В тази връзка формулата за закона за движение на един и същи обект има различна форма в различните отправни системи, т.е. формата на запис на закона за движение (на същия вид движение) зависи от избора на позицията на началото на времето и разстоянието (а в случай на посочване на координата, също и от избора на положителната посока на координатна ос). Най-често в тази връзка избраният начало на времето съвпада с началото на разглежданото движение на тялото, а началото на координатите се поставя в точката на първоначалното положение на това тяло.

Нека също да отбележим, че видът на движение на тялото може да бъде различен, когато се разглежда спрямо различни референтни системи.

Траектория–линия, по който се движи тялото.

Пътека–дължинатраектории (разстоянието, изминато от тялото по траекторията); скаларно неотрицателно количество. Определете л, Понякога С.

П
преместване–вектор, свързващ началната и крайната позиция на тялото. Определете .

Скорост–векторфизическо количество (характеризиращо промяната в позицията на точка), равенпървата производна на пътя (или координатата) по отношение на времето и насоченидопирателна към траекторията по посока на движение. Определете .Коментирайте. Скорост Винагинасочена тангенциално към траекторията в съответната точка по посока на движение.

Средната скорост -стойност, равна на съотношението на целия път към времето, прекарано за преминаването му (съответства на определен празнинавреме). Мигновена скоростхарактеризира скоростта при някои моментвреме.

U ускорение–векторстойност, характеризираща промяната в скоростта (в величина равно напървата производна на скоростта по отношение на времето или втората производна на пътя (или координатата) по отношение на времето; изпратенокато този, който го нарича сила).

Методически указания.Трябва да се подчертае, че във физиката е необходимо ясно да се разграничат два вида величини: векторни и скаларни. Скаларното физическо количество е напълно определено от неговата величина (понякога като се вземе предвид знакът „+“ или „-“). Векторна физическа величина се определя най-малко от двехарактеристики: числова стойност (числовата стойност понякога се нарича модул на векторна величина; в определен мащаб тя е равна на ДЪЛЖИНАТА на сегмента, който я изобразява, и следователно винаги е положително число) и посока (който може изобразявамна фигурата или задайте числено през ъгъла, образуван от този вектор с произволна избрана посока: хоризонт, вертикал и т.н.). Ще кажем, че един вектор (векторна физическа величина) е известен, ако можем да кажем точно за него: 1) на какво е равен, И 2) как се насочва. Това е особено важно да се има предвид, когато се анализират промените във всяка векторна физическа величина!

При решаване на задачи са възможни следните ситуации: 1) говорим за векторна величина (скорост, сила, ускорение и др.), но разглеждаме само значението му(посоката в този случай е или очевидна, или маловажна, или просто не изисква определение и т.н.). Това може да се докаже по-специално чрез въпрос на задача (например „С каква скорост vдвижи...“, т.е. дадено само обозначение модулскорост. 2) Изисква се да се намери величината като вектор: „Колко е скоростта v тела? – където векторните величини са посочени с удебелен курсив. 3) Няма пряка индикация за вида на това, което се търси: „Каква е скоростта на тялото?“ В този случай, ако дадените задачи позволяват, е необходимо да се даде пълен отговор (като за вектор), въз основа на дефиниции(скорост или други).