Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская


НазваниеЕе законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская
страница1/7
Дата публикации23.03.2013
Размер0.62 Mb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Физика > Закон
  1   2   3   4   5   6   7
1. Предмет и структура физики.

Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материи.

Основным методом исследования в физике является опыт. В результате обобщения опытных фактов устанавливаются физические законы в виде соотношений между физическими величинами. Так были открыты закон всемирного тяготения Ньютона, закон Кулона и т.д.

Физический закон – это устойчивая, повторяющаяся, объективная закономерность, существующая в природе.

По мере накопления опытных данных рано или поздно происходит уточнение законов, смена теорий.

Изучаемые в физике формы движения материи присутствуют во всех более сложных формах (химической, биологической и т.д.). Поэтому физика тесно связана с другими естественными науками – химией, биологией, астрономией, геологией и т.д.
^ 2. Предмет механики.

Механика – раздел физики, изучающий закономерности движения, причины, вызывающие или меняющие это движение.

Механическое движение – изменение в течение времени положения тел относительно друг друга.

1)Кинематика – раздел физики, изучающий движение тел, пренебрегая причинами, которые вызвали это движение.

Механика: ньютоновская (классическая) (υ<, ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света) и релятивистская
2) динамика - изучает законы движения тел и причины, вызывающие их движение

3) статика - изучает законы равновесия тел
^ 3. Материальная точка. Система отсчёта. Радиус-вектор. Траектория. Путь. Вектор перемещения. Скорость.

Материальная точка - это тело, размерами которого в условиях решаемой задачи можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел.

Система отсчета – совокупность неподвижных друг относительно друга тел, по отношению к которым рассматривается движение и отсчитываемых время часов.

Радиус-вектор – вектор, проведенный из начала координат в данную точку.

Траектория – линия, вдоль которой движется частица.

Путь – длина траектории.

Вектор перемещения – отрезок, поведенный из начального положения тела в конечное.

Скорость – быстрота изменения положения точки в пространстве.

Скорость:

1) Средняя – величина, равная проеденному пути ко времени, в течение которого продолжалось движение.

υ =S/t

2) Мгновенная – величина, равная производной от радиуса-вектора точки по времени.

υ = lim ∆r/∆t, при ∆t→0 или υ=r’
^ 4. Вычисление пройденного пути. Средняя скорость прохождения пути.

Путь, пройденный частицей от t1 до t2, равен определенному интегралу от ф-ии υ(t), показывающей как изменяется модуль скорости с течением времени.




^ Путь имеет простой геометрический смысл – он

равен площади под кривой модуля скорости u(t) на

участке t1 ÷ t2


Средняя – величина, равная проеденному пути ко времени, в течение которого продолжалось движение.

υ =∆S/∆t

Определим среднее значение модуля скорости за время от t1 до t2 как отношение пройденного пути s к затраченному времени t = t2 - t1




^ 5. Ускорение. Понятие о кривизне. Нормальное и тангенциальное ускорение.

При неравномерном движении скорость частицы может меняться как по величине, так и по направлению. Быстрота изменения скорости определяется ускорением, которое равно первой производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени.

Ускорение – изменение скорости тела со временем.

a= lim ∆υ/∆t=dυ/dt= υ’ при ∆t→0

a=d/dt*(dr/dt)=d2r/dt2=dr/dt=r’’
Быстрота поворота вектора скорости пропорциональна модулю скорости и кривизны траектории.

Кривизна траектории:

с=lim ∆φ/∆S=∆φ/∆S, при ∆S→0 ,

∆φ – угол между кривой и касательной

R=1/С – радиус кривизны

Тангенциальное ускорение – изменение величины вектора скорости точки со временем.

aτ=(d|υ|/dt)τ

Нормальное ускорение-изменение направления вектора скорости материальной точки со временем.

an=a-aτ=(υ2/R)*n, где n-вектор нормали, перпендикулярный вектору τ, т.е(n, τ)=0, τ-единичный вектор направленный параллельно вектору скорости

R- радиус кривизны, где определяется скорость движения или радиус окружности касательной в данной точке к искривленной траектории движения.

Фото-0984.

^ 6. Основная задача механики.

Основная задача механики- определение координат тела известной массы и его скорости в любой момент времени по силам, действующим на тело, и по известным начальным условиям.

Механика – раздел физики, изучающий закономерности движения, причины, вызывающие или меняющие это движение.

Без знаний механики нельзя представить развитие современного машиностроения.
7.Абсолютно твердое тело. Поступательное и вращательное движение. Вектора элементарного угла поворота, угловой скорости и углового ускорения. Связь линейных и угловых характеристик движения.

Абсолютно твердое тело - тело деформациями которого можно пренебречь в данной задаче.

Поступательное движение – движение при котором любая прямая, жестко связанная с телом остается при своём движение параллельно самой себе.

При поступательном движении вектора r12=const. Отсюда r2=r1+r12, отсюда r2=r1, отсюда υ21, а12

Следовательно, для описания поступательного движения твердого тела достаточно знать, как движется одна из его точек.

Вращательное движение – движение тела, при котором все его точки движутся по окружности, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения, а плоскости окружности перпендикулярны оси вращения.

Угловая скорость – это вектор ω, численно равный первой производной от угла поворота по времени, и направленный вдоль оси вращения в направлении dφ (ω и dφ всегда направлены в одну сторону).

ω=lim ∆φ/∆t=dφ /dt при ∆t→0

Угловая скорость направлена вдоль оси вращения в сторону, определяемую правилом правого винта. Как и угол поворота ∆φ, она является псевдовектором

При неравномерном вращении вектор угловой скорости может менять как свою величину, так и свое направление за счет поворота оси вращения.

Угловое ускорение – это вектор ε, второй производной от угла поворота по времени.

ε=lim ∆ω/∆t=dω/dt при ∆t→0

Угловое ускорение тоже является пседовектором, его размерность. Если e >0, то вектор направлен в ту же сторону, куда направлен и вектор. Если e < 0, то эти вектора направлены навстречу друг другу.

Связь между угловой и линейной скоростями.

Пусть за малый промежуток времени тело повернулось на угол Δφ. Точка, находящаяся на расстоянии R от оси, пройдет путь Δs = RΔφ. Поэтому модуль ее линейной скорости равен.






^ 8. Первый закон Ньютона - постулат существования инерциальной системы отсчета.

Вообще говоря, тел не подверженных влиянию других тел, в природе в принципе не существует, поскольку все тела притягивают друг друга гравитационными силами. Но в ряде случаев влиянием этих сил можно пренебречь.

В частности, система отсчета, связанная с Солнцем, с высокой степенью точности может считаться инерциальной. Данная система называется гелиоцентрической системой (гелиос по греч. – Солнце).

Первый закон Ньютона (закон инерции) утверждает существование инерциальных систем и формулируется следующим образом:

всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не изменит это состояние.

Любая система отсчета, движущаяся относительно некоторой инерциальной системы прямолинейно и равномерно, также является инерциальной. Поэтому существует бесконечное множество инерциальных систем.

Итак, первый закон Ньютона говорит, что лишь внешнее воздействие может изменить скорость тела и сообщить ему ускорение. Всякое тело как бы “противится” изменению своего состояния движения. Это свойство называют “инертностью”.


^ 9. Понятие силы и инертной массы. Импульс. Второй закон Ньютона.

Силаэто 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.

Масса тела - мера инертности тела, то есть его количественная характеристика.

Масса обладает свойством аддитивности. Это значит, что масса составного тела равна сумме масс отдельных его частей. Данное свойство справедливо лишь в рамках классической механики. В релятивистской механике аддитивность массы не имеет места.

^ Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона является основным законом динамики. Он говорит о том, как меняется механическое движение тела под действием приложенной к нему силы. Различные опыты показывают, что:

ускорение тела пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе.

a=F/m(1)

Второй закон Ньютона, как и первый закон, справедлив только в инерциальных системах отсчета.

^ В классической механике считается, что масса тела не зависит от его движения, поэтому уравнение 1 можно переписать в виде



где p=mυ - импульс тела.

И́мпульс (Количество движения) — векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела

^ Единицей измерения силы является ньютон, равный силе, которая массе 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы:

^ 10. Третий закон Ньютона.

Всякое действие тел друг на друга носит характер взаимодействия: если одно тело действует на другое тело с некоторой силой, то и другое тело в свою очередь тоже действует на первое тело с некоторой силой.

(третий закон Ньютона) Силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, всегда равны по величине и противоположны по направлению.

F12=-F21
^ 11. Понятие о механической системе. Закон сохранения импульса (ЗСИ).

Механическая система – совокупность тел, выделенная для рассмотрения.

Внутренние силы – силы, с которыми тела системы действуют друг на друга.

Внешние силы – силы, обусловленные воздействием тел, не входящих в систему.

Замкнутая система (изолированная) - система, в которой внешние силы отсутствуют.

ЗСИ: полный импульс замкнутой системы от времени не зависит, он сохраняет свое значение и направление.

Полный импульс замкнутой системы равен сумме импульсов, составляющих ее частиц.



(i = 1,…,N)


На каждую частицу действуют внутренние силы со стороны других частиц



Сложим эти уравнения и объединим силы от пар частиц



По третьему закону Ньютона Fij=-Fji, поэтому сумма всех внутренних сил равна нулю и получаем:


^ 12. Центр масс. Теорема о движении центра масс.

Центром масс (центром инерции) системы тел называется точка С, положение которой в пространстве определяется радиус-вектором






Где - масса системы, отсюда находим :




(1)
mi - масса i – той частицы

ri - радиус-вектор задающий положение i-той частицы
Теорема о движении центра масс.
Центр масс движется как материальная точка с массой равной массе системы под давлением результирующей всех внешних сил приложенных к телам системы.
Возьмем первую производную по времени от равенства(1)



Получаем



Здесь vc=dRc/dt - скорость движения центра масс, характеризующая скорость перемещения системы как целого.

Поскольку для замкнутой системы p=const то и vc=const. Значит центр масс замкнутой системы движется прямолинейно и равномерно или остается неподвижным. Поэтому система координат, связанная с центром масс является инерциальной, ее называют

ц-системой.


^ 13. Центр масс. Теорема о движении центра масс.

В ньютоновской механике считается, что масса тела не зависит от его скорости. Но это вовсе не означает, что всегда при движении тела его масса остается постоянной. Она может изменяться за счет обмена веществом между телом и внешней средой. То есть вследствие изменения состава движущегося тела. Типичным примером движения массы является полет ракеты на активном участке ее траектории, то есть в процессе работы установленного на ней двигателя. Продукты сгорания запасенного в ракете топлива выбрасываются через сопло двигателя, и масса ракеты постепенно уменьшается.

Основное уравнение динамики материальной точки (а также поступательно движущегося тела) переменной массы было получено И.В. Мещерским в 1897г. Изменения за малое время dt импульса p системы, состоящей из поступательно движущегося тела переменной массы и отделяющихся от него за это время (или присоединяющихся к нему) частиц, равно

dp=(m+dm)(v+dv)-mv-v1dm. где m и v – масса и скорость в момент времени; dm и dv – их изменения за малый промежуток времени dt; v1 – скорость отделяющихся частиц после отделения или присоединяющихся частиц до присоединения. Выполнив преобразования и отбросив член dv и dm, являющийся малым высшего порядка малости по сравнению с остальными, получим:

dp=mdv+(v-v1)dm или dp=mdv-udm (1), где u=v1-v – скорость отделяющихся частиц после отделения (или присоединяющихся до присоединения) по отношению к телу переменной массы, называемая относительной скоростью этих частиц. Подставим в выражение 1 закон изменения импульса. (dp/dt=Fвнеш)

получим уравнение Мещерского:

m*(dv/dt)=Fвнеш+u(dm/dt)
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗаконы свободного падения (зависимость скорости и высоты от времени)
Кинематические уравнения движения, уравнения скорости при движении с постоянным ускорением
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЧто называют явлением внутреннего трения?
Явлением внутреннего трения (вязкости) называется процесс, связанный с появлением трения между слоями газа или жидкости, движущихся...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗадача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем...
Потом скорость света было легко посчитать как отношение удвоенного расстояния на время до прихода света от второго фонаря. Конечно,...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconМ. М. Наумов кандидат географических наук
Проблема рассматривается в «целом» и в «малом». Устанавливается связь скорости течения биологического времени с процессами роста,...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconИстория развития представлений о природе света. Законы геометрической...
Явление отражения-преломление света. Физические характеристики лучей и сред. Физический смысл показателя преломления, характерные...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗадания 51 олимпиады юфу для школьников по физике. 11 класс
Материальная точка движется вдоль прямой. Постройте графики зависимостей скорости и координаты от времени, если график зависимости...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗаконы Неисчерпаемая тема Законы
Они вообще то существуют универсальные законы Вселенной которые ведут к обыкновенному человеческому счастью?
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconПодпись Дата Лист уд 22. 01 Задача определения оптимального режима...
Фиксируем на ней все возможные значения скорости через интервал в 1 км/ч. Для простоты рассмотрим только три такие точки. Аналогичным...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconРежим нагружения
Т. к передача авиационная, она требует обеспечения высокой надежности, работает с умеренными скоростями и высокими нагрузками, то...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗакон противоречия говорит о противоречащих друг другу высказываниях,...
В логике, как и во всякой науке, главное — законы. Логических законов бесконечно много, и в этом ее отличие от большинства других...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница