Plan de răspuns

1. Interacțiunea corpurilor.

2. Tipuri de interacțiune.

4. Forțe în mecanică.

Observații și experimente simple, de exemplu cu cărucioare (Fig. 1), conduc la următoarele calitative

concluzii: a) un corp asupra căruia alte organe nu acționează își păstrează viteza neschimbată; b) accelerarea unui corp are loc sub influența altor corpuri, dar depinde și de organismul însuși;

c) acţiunile corpurilor unul asupra celuilalt au întotdeauna natura interacţiunii.

Aceste concluzii sunt confirmate prin observarea fenomenelor din natură, tehnologie și spațiu cosmic doar în sisteme de referință inerțiale.

Interacțiunile diferă unele de altele atât cantitativ, cât și calitativ.

De exemplu, este clar că cu cât un arc este mai deformat, cu atât este mai mare interacțiunea spirelor sale. Sau cu cât două sarcini asemănătoare sunt mai apropiate, cu atât acestea se vor atrage mai puternice.

În cele mai simple cazuri de interacțiune, caracteristica cantitativă este forța.

Forta- motivul accelerării corpurilor în raport cu cadrul inerțial de referință sau deformarea acestora.

Forta este o mărime fizică vectorială care este o măsură a accelerației dobândite de corpuri în timpul interacțiunii.

Forţa se caracterizează prin: a) modul; b) punctul de aplicare; c) direcţie.

Unitatea de măsură a forței este newtonul.

1 newton este forța care conferă o accelerație de 1 m/s unui corp cu o greutate de 1 kg în direcția de acțiune a acestei forțe, dacă alte corpuri nu acționează asupra acestuia.

Rezultat mai multe forțe este o forță a cărei acțiune este echivalentă cu acțiunea acelor forțe pe care le înlocuiește. Rezultanta este suma vectorială a tuturor forțelor aplicate corpului.

R g = F g 1 + F g 2 + ... + F g n.

Pe baza datelor experimentale au fost formulate legile lui Newton.

A doua lege a lui Newton. Accelerația cu care se mișcă un corp este direct proporțională cu rezultanta tuturor forțelor care acționează asupra corpului, invers proporțională cu masa acestuia și direcționată în același mod ca forța rezultantă:

a → = F → /t.

Pentru a rezolva probleme, legea este adesea scrisă sub forma: F → =m a → .

Biletul nr. 13 Impulsul corporal. Legea conservării impulsului.

Plan de răspuns

1. Impulsul corpului.

2.Legea conservării impulsului.

3. Propulsie cu reacție.

Odihna și mișcarea sunt relative, viteza unui corp depinde de alegerea sistemului de referință; conform celei de-a doua legi a lui Newton, indiferent dacă corpul era în repaus sau în mișcare, o modificare a vitezei de mișcare a acestuia poate avea loc numai sub acțiunea forței, adică ca urmare a interacțiunii cu alte corpuri. Există cantități care pot fi conservate atunci când corpurile interacționează. Aceste cantități sunt energieȘi puls .

Impulsul corpului se numește mărime fizică vectorială, care este o caracteristică cantitativă a mișcării de translație a corpurilor. Impulsul este desemnat r → .

Unitate de puls r →- kg m/s.

Momentul unui corp este egal cu produsul dintre masa corpului și viteza acestuia : p → = t υ → .

Direcția vectorului pulsului r → coincide cu direcția vectorului viteza corpului υ → (Fig. 1).

Momentul corpurilor se supune legii conservării, care este valabilă numai pentru sistemele fizice închise.

În mecanică închis numit sistem care nu este afectat de forţe exterioare sau acţiunea acestor forţe este compensată.

În acest caz р → 1 = р → 2, Unde p → 1 este impulsul inițial al sistemului și p → 2- finală.

În cazul a două corpuri incluse în sistem, această expresie are forma t 1 υ → 1 + t 2 υ → 2 = m 1 υ → 1 " + m 2 υ → 2 ", Unde t 1Și t 2- mase de corpuri, iar υ → 1 și υ → 2 - viteza înainte de interacțiune, υ → 1 "Și υ → 2 "- viteza dupa interactiune.

Această formulă pentru legea conservării impulsului este: impulsul unui sistem fizic închis este conservat în orice interacțiune, care apar în cadrul acestui sistem.

. În cazul unui sistem deschis, impulsul corpurilor sistemului nu este conservat.

Totuși, dacă există o direcție în sistem în care forțele externe nu acționează sau acțiunea lor este compensată, atunci proiecția impulsului în această direcție este păstrată.

Dacă timpul de interacțiune este scurt (împușcare, explozie, impact), atunci în acest timp, chiar și în cazul unui sistem deschis, forțele externe modifică ușor impulsurile corpurilor care interacționează.

Studiile experimentale ale interacțiunilor diferitelor corpuri - de la planete și stele până la atomi și particule elementare - au arătat că în orice sistem de corpuri care interacționează, în absența acțiunii din partea altor corpuri care nu sunt incluse în sistem, sau suma de forțele care acționează sunt egale cu zero, suma geometrică a momentelor corpurilor rămâne într-adevăr neschimbată.

În mecanică, legea conservării impulsului și legile lui Newton sunt interconectate.

Dacă corpul cântărește T pentru un timp t o forță acționează și viteza mișcării acesteia se modifică de la υ → 0 la υ → , apoi accelerația mișcării a → corpul este egal a → =(υ → - υ → 0)/ t.

Bazat pe a doua lege a lui Newton

pentru putere F → poate fi notat F → = ta → = m(υ → - υ → 0) / t, asta implică

F → t = mυ → - mυ → 0.

F → t- se numește o mărime fizică vectorială care caracterizează acțiunea unei forțe asupra unui corp într-o anumită perioadă de timp impuls de putere. Unitatea SI a impulsului este 1H s.

Legea conservării impulsului stă la baza propulsiei cu reacție.

Propulsie cu reacție- Acest Aceasta este mișcarea unui corp care are loc după separarea unei părți a acestuia de corp.

Exemplu: un corp de masă T odihnit. O parte a corpului a fost separată t 1 cu viteza υ → 1 . Apoi partea rămasă se va deplasa în direcția opusă cu o viteză υ → 2, masa părții rămase t 2.Într-adevăr, suma impulsurilor ambelor părți ale corpului înainte de separare a fost egală cu zero și după separare va fi egală cu zero:

t 1 υ → 1 + m 2 υ → 2 =0, deci υ → 1 = -m 2 υ → 2 / m 1 .

K. E. Tsiolkovsky a dezvoltat teoria zborului unui corp de masă variabilă (o rachetă) într-un câmp gravitațional uniform și a calculat rezervele de combustibil necesare pentru a depăși forța gravitațională.

Ideile tehnice ale lui Tsiolkovsky sunt folosite în crearea rachetelor moderne și a tehnologiei spațiale. Mișcarea folosind un curent cu jet conform legii conservării impulsului este baza unui motor cu hidroreacție. Mișcarea multor moluște marine (caracatiță, meduze, calmar, sepie) se bazează și pe principiul reactiv.

Biletul numărul 17

Legea gravitației universale. Gravitatie. Greutate corporala. Imponderabilitate.

Plan de răspuns

1. Forțele gravitaționale.

2. Legea gravitației universale.

3. Semnificația fizică a constantei gravitaționale.

4. Gravitația.

5. Greutate corporală, supraîncărcare.

6. Imponderabilitate.

Isaac Newton a sugerat că există forțe de atracție reciprocă între orice corp din natură.

Aceste forțe sunt numite forte de gravitatie, sau forțele gravitației universale. Forța gravitației universale se manifestă în spațiu, în sistemul solar și pe Pământ. Newton a derivat formula:

t 1 t 2

F=G----, Unde G- coeficient de proporționalitate, numit gravitațională

R 2

Constant.

Legea gravitației universale: între orice puncte materiale există o forță de atracție reciprocă, direct proporțională cu produsul maselor lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele, care acționează de-a lungul liniei care leagă aceste puncte.

Sensul fizic al constantei gravitaționale decurge din legea gravitației universale.

Dacă t 1 = t 2 = 1 kg, R= 1 m, atunci G = F, adică constanta gravitațională este egală cu forța cu care două corpuri de 1 kg sunt atrase la o distanță de 1 m. Valoare numerică: G= 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2. Forțele gravitației universale acționează între orice corp din natură, dar devin vizibile la mase mari. Legea gravitației universale este îndeplinită numai pentru punctele materiale și bile (în acest caz, distanța dintre centrele bilelor este luată ca distanță).

Un anumit tip de forță gravitațională universală este forța de atracție a corpurilor către Pământ (sau către o altă planetă). Această forță se numește gravitatie.

Sub influența acestei forțe, toate corpurile capătă accelerație gravitațională. Conform celei de-a doua legi a lui Newton g = F T /m, prin urmare, F T = tg.

Forța gravitației este întotdeauna îndreptată spre centrul Pământului.

Pe suprafața Pământului, accelerația gravitației este de 9,831 m/s 2 .

Greutate corporala numită forța cu care un corp apasă pe un suport sau suspensie ca urmare a atracției gravitaționale asupra planetei (fig. 1).

Greutatea corporală este indicată p → . Unitatea de greutate este 1 N. Deoarece greutatea este egală cu forța cu care corpul acționează asupra suportului, atunci, în conformitate cu a treia lege a lui Newton, cea mai mare greutate a corpului este egală cu forța de reacție a suportului. Prin urmare, pentru a afla greutatea unui corp, este necesar să găsim cu ce este egală forța de reacție a suportului.

Orez. 1 Fig. 2

Să luăm în considerare cazul când corpul și suportul nu se mișcă. În acest caz, forța de reacție a solului și greutatea corporală sunt egale cu forța gravitațională (Fig. 2):

P → = N → = tg → .

În cazul unui corp care se deplasează vertical în sus împreună cu un suport cu accelerație, conform celei de-a doua legi a lui Newton, putem scrie tg → + N → = ta →(Fig. 3, A).

În proiecție pe axă OH:

-тg + N = ta, de aici

N= t(g + a).

La deplasarea verticală în sus cu accelerație, greutatea corpului crește și se găsește conform formulei R= t(g + a).

Se numește o creștere a greutății corporale cauzată de mișcarea accelerată a unui suport sau suspensie suprasarcina.

Efectele supraîncărcării sunt experimentate de astronauți și șoferi de mașini în timpul frânărilor bruște.

Dacă un corp se mișcă în jos vertical,

tg → + N → = ta → ; tg - N = ta; N = m(g - a); P = m(g - a),

adică greutatea la deplasarea verticală cu accelerație va fi mai mică decât forța gravitațională (Fig. 3, b).

Dacă corpul cade liber, în acest caz P = (g – g)m = 0

Se numește starea unui corp în care greutatea sa este zero imponderabilitate. Starea de imponderabilitate se observă într-un avion sau o navă spațială atunci când se deplasează cu accelerație în cădere liberă, indiferent de direcția și valoarea vitezei de mișcare a acestora.

Biletul nr. 24 Conversia energiei în timpul vibrațiilor mecanice. Vibrații libere și forțate. Rezonanţă.

Plan de răspuns

1. Definiția mișcării oscilatorii.

2. Vibrații libere.

3. Transformări energetice.

4. Vibrații forțate. Vibrații mecanice

sunt mișcări ale corpului care se repetă exact sau aproximativ la intervale de timp egale. Principalele caracteristici ale vibrațiilor mecanice sunt: ​​deplasarea, amplitudinea, frecvența, perioada. Decalaj este o abatere de la poziția de echilibru. Amplitudine- modul de abatere maximă de la poziţia de echilibru. Frecvență- numărul de oscilații complete efectuate pe unitatea de timp. Perioadă- timpul unei oscilații complete, adică perioada minimă de timp după care procesul se repetă. Perioada și frecvența sunt legate prin relația: ν = 1 /T.

Cel mai simplu tip de mișcare oscilativă este vibratii armonice,în care mărimea oscilantă se modifică în timp conform legii sinusului sau cosinusului (Fig. 1 ).

Gratuit se numesc oscilații care apar datorită energiei inițial transmise în absența ulterioară a influențelor externe asupra sistemului care efectuează oscilațiile. De exemplu, vibrațiile unei sarcini pe un filet (Fig. 2).

Orez. 1 Fig. 2

Să luăm în considerare procesul de conversie a energiei folosind exemplul de oscilații ale unei sarcini pe un fir (vezi Fig. 2).

Când pendulul se abate de la poziția de echilibru, se ridică la o înălțime h relativ la nivelul zero, prin urmare, la punctul A un pendul are energie potenţială tgh. La deplasarea spre poziția de echilibru, spre punct 0, înălțimea scade la zero, iar viteza încărcăturii crește, iar în punct 0 toată energia potențială tgh se transformă în energie cinetică tυ 2 /2. La echilibru, energia cinetică este la maxim, iar energia potențială este la minim. După trecerea de poziția de echilibru, energia cinetică este transformată în energie potențială, viteza pendulului scade și, la abaterea maximă de la poziția de echilibru, devine egală cu zero. Cu mișcarea oscilativă, au loc întotdeauna transformări periodice ale energiei sale cinetice și potențiale.

Cu vibrații mecanice libere, pierderea de energie are loc inevitabil pentru a depăși forțele de rezistență. Dacă oscilațiile apar sub influența unei forțe externe periodice, atunci se numesc astfel de oscilații forţat. De exemplu, părinții balansează un copil într-un leagăn, un piston se mișcă într-un cilindru al motorului unei mașini, o lamă electrică de ras și un ac de mașină de cusut vibrează. Natura oscilațiilor forțate depinde de natura acțiunii forței exterioare, de mărimea, direcția, frecvența ei de acțiune și nu depinde de mărimea și proprietățile corpului oscilant. De exemplu, fundația motorului pe care este atașat efectuează oscilații forțate cu o frecvență determinată doar de numărul de rotații ale motorului - și nu depinde de dimensiunea fundației.

Când frecvența forței externe și frecvența vibrațiilor proprii ale corpului coincid, amplitudinea vibrațiilor forțate crește brusc. Acest fenomen se numește rezonanță mecanică. Grafic, dependența oscilațiilor forțate de frecvența forței externe este prezentată în Figura 3.

Fenomenul de rezonanță poate provoca distrugerea mașinilor, clădirilor, podurilor dacă frecvențele lor naturale coincid cu frecvența unei forțe care acționează periodic. Prin urmare, de exemplu, motoarele din mașini sunt instalate pe amortizoare speciale, iar unităților militare le este interzis să țină pasul atunci când trec pe pod.

În absența frecării, amplitudinea oscilațiilor forțate în timpul rezonanței ar trebui să crească cu timpul fără limită. În sistemele reale, amplitudinea în starea staționară de rezonanță este determinată de condiția pierderii de energie în timpul perioadei și de munca forței externe în același timp. Cu cât frecarea este mai mică, cu atât este mai mare amplitudinea în timpul rezonanței.

Biletul nr. 16

Condensatoare. Capacitatea condensatorului. Aplicarea condensatoarelor.

Plan de răspuns

1. Definiția unui condensator.

2. Desemnare.

3. Capacitatea electrică a condensatorului.

4. Capacitatea electrică a unui condensator plat.

5. Conectarea condensatoarelor.

6. Aplicarea condensatoarelor.

Pentru a acumula cantități semnificative de sarcini electrice opuse, se folosesc condensatoare.

Condensator este un sistem de doi conductori (plăci) despărțiți de un strat dielectric, a cărui grosime este mică în comparație cu dimensiunea conductorilor.

De exemplu, două plăci metalice plate plasate în paralel și separate printr-un dielectric formează un condensator plat.

Dacă plăcilor unui condensator plat li se dau sarcini de mărime egală și semn opus, atunci tensiunea dintre plăci va fi de două ori mai mare decât tensiunea unei plăci. În afara plăcilor tensiunea este zero.

Condensatorii sunt desemnați în diagrame după cum urmează:

Capacitatea electrică a unui condensator este o valoare egală cu raportul dintre sarcina de pe una dintre plăci și tensiunea dintre ele. Capacitatea electrică este desemnată C.

A-prioriu CU= q/U. Unitatea de măsură a capacității electrice este faradul (F).

1 farad este capacitatea electrică a unui astfel de condensator, a cărui tensiune între plăci este egală cu 1 volt atunci când plăcile sunt încărcate cu sarcini opuse de 1 coulomb.

Capacitatea electrică a unui condensator plat se găsește prin formula:

C = ε ε 0 - ,

unde ε 0 este constanta electrică, ε este constanta dielectrică a mediului, S este aria plăcii condensatorului, d- distanta dintre placi (sau grosimea dielectrica).

Dacă condensatorii sunt conectați pentru a forma o baterie, apoi cu conexiune paralelă CO = C 1 + C 2(Fig. 1). Pentru conexiune serială

- = - + - (Fig. 2).

C O C 1 C 2

În funcție de tipul de dielectric, condensatorii pot fi aer, hârtie sau mică.

Condensatorii sunt folosiți pentru a stoca electricitate și a o utiliza în timpul descărcării rapide (foto bliț), pentru a separa circuitele DC și AC, în redresoare, circuite oscilante și alte dispozitive electronice.

Biletul nr. 15

Lucru și alimentare într-un circuit DC. Forta electromotoare. Legea lui Ohm pentru un circuit complet.

Plan de răspuns

1. Munca curenta.

2. Legea Joule-Lenz.

3. Forța electromotoare.

4. Legea lui Ohm pentru un circuit complet.

Într-un câmp electric din formula de determinare a tensiunii

U = A/q

apoi pentru a calcula munca de transfer de sarcină electrică

A = U q deoarece pentru curent încărcătura q = eu t

apoi lucrarea curentului:

A = UIt sau A = I 2 Rt = U 2 / R t

Puterea prin definiție N = A/t prin urmare, N = UI = I 2 R = U 2 /R

Legea Joule-Lenz: Când curentul trece printr-un conductor, cantitatea de căldură degajată în conductor este direct proporțională cu pătratul puterii curentului, rezistența conductorului și timpul de trecere a curentului, Q = I 2 Rt.

Un circuit închis complet este un circuit electric care include rezistențe externe și o sursă de curent (Fig. 1).

Ca una dintre secțiunile circuitului, sursa de curent are rezistență, care se numește internă , r.

Pentru ca curentul să circule printr-un circuit închis, este necesar să se transmită energie suplimentară sarcinilor din sursa de curent; această energie este preluată din munca de mișcare a sarcinilor, care este produsă de forțe de origine neelectrică. (forțe externe) împotriva forțelor câmpului electric.

Sursa de curent este caracterizată de EMF - forța electromotoare a sursei.

EMF - caracteristică a unei surse de energie neelectrică dintr-un circuit electric necesar pentru menținerea curentului electric în acesta .

EMF este măsurată prin raportul dintre munca efectuată de forțele externe pentru a muta o sarcină pozitivă de-a lungul unui circuit închis la această sarcină.

Ɛ = A ST / q.

Lasă-l să ia timp t o sarcină electrică va trece prin secțiunea transversală a conductorului q.

Apoi, munca forțelor externe atunci când se mișcă o sarcină poate fi scrisă după cum urmează: A ST = Ɛ q.

Conform definiţiei curentului q=I t,

A ST = Ɛ I t

La efectuarea acestei lucrări pe secțiunile interne și externe ale circuitului, a căror rezistență R și r, se eliberează ceva căldură.

Conform legii Joule-Lenz, este egal cu : Q = I 2 R t + I 2 r t

Conform legii conservării energiei A = Q. Prin urmare, Ɛ = IR + Ir .

Produsul curentului și rezistența unei secțiuni a unui circuit este adesea numit cadere de tensiune in aceasta zona.

EMF este egal cu suma căderilor de tensiune din secțiunile interne și externe ale circuitului închis. DESPRE

I = Ɛ / (R + r).

Această relație se numește legea lui Ohm pentru un circuit complet

Puterea curentului într-un circuit complet este direct proporțională cu emf-ul sursei de curent și invers proporțională cu rezistența totală a circuitului .

Când circuitul este deschis, fem este egală cu tensiunea la bornele sursei și, prin urmare, poate fi măsurată cu un voltmetru.

Biletul nr. 12

Interacțiunea corpurilor încărcate. legea lui Coulomb. Legea conservării sarcinii electrice.

Plan de răspuns

1. Incarcare electrica.

2. Interacțiunea corpurilor încărcate.

3. Legea conservării sarcinii electrice.

4. Legea lui Coulomb.

5. Constanta dielectrica.

6. Constanta electrica.

Legile interacțiunii atomilor și moleculelor sunt explicate pe baza structurii atomului, folosind modelul planetar al structurii sale.

În centrul atomului se află un nucleu încărcat pozitiv, în jurul căruia particulele încărcate negativ se rotesc pe anumite orbite.

Interacțiunea dintre particulele încărcate se numește electromagnetic.

Intensitatea interacțiunii electromagnetice este determinată de mărimea fizică - incarcare electrica, care notat cu q.

Unitatea de sarcină electrică - pandantiv (Cl).

1 pandantiv- aceasta este o sarcină electrică care, trecând prin secțiunea transversală a unui conductor în 1 s, creează în ea un curent de 1 A.

Capacitatea sarcinilor electrice de a se atrage și de a se respinge reciproc se explică prin existența a două tipuri de sarcini.

Se numește un tip de taxă pozitiv, Purtătorul sarcinii pozitive elementare este protonul.

A fost numit un alt tip de taxă negativ, purtătorul său este un electron. Sarcina elementară este e = 1,6 × 10 -19 Cl.

Sarcina electrică nu este nici creată, nici distrusă, ci doar transferată de la un corp la altul.

Acest fapt se numește legea conservării sarcinii electrice.

În natură, o sarcină electrică de același semn nu apare și nici nu dispare.

Apariția și dispariția sarcinilor electrice pe corpuri în cele mai multe cazuri se explică prin tranzițiile particulelor încărcate elementare - electroni - de la un corp la altul.

Electrificare- acesta este un mesaj către corpul unei sarcini electrice.

Electrificarea poate apărea prin contactul (frecarea) unor substanțe diferite și în timpul iradierii.

Când are loc electrificarea în organism, apare un exces sau deficiență de electroni.

Dacă există un exces de electroni, corpul capătă o sarcină negativă, iar dacă există o deficiență, capătă o sarcină pozitivă.

Legea fundamentală a electrostaticii a fost stabilită experimental de Charles Coulomb:

Modulul forței de interacțiune între două sarcini electrice fixe punctuale în vid este direct proporțional cu produsul mărimilor acestor sarcini și invers proporțional cu pătratul distanței dintre ele.

F = k q 1 q 2 / r 2,

unde q 1 și q 2 sunt modulele de sarcină, r este distanța dintre ele, k este coeficientul de proporționalitate, în funcție de alegerea sistemului de unități, în SI

k = 9 10 9 Nm2/CI2.

Mărimea care arată de câte ori este mai mare forța de interacțiune între sarcinile în vid decât într-un mediu se numește constanta dielectrică a mediuluiε.

Pentru un mediu cu constantă dielectrică ε, legea lui Coulomb: F = k q 1 q 2 /(ε r 2).

În locul coeficientului k, este adesea folosit un coeficient numit electric constantă ε 0 .

Constanta electrică este legată de coeficientul k după cum urmează:

k = 1/4πε 0 și este numeric egal cu ε 0 = 8,85 10 -12 C/N m 2

Folosind constanta electrică, legea lui Coulomb este:

1 q 1 q 2

F = --- ---

4 π ε 0 r 2

Interacțiunea sarcinilor electrice staționare se numește electrostatic, sau Interacțiunea Coulomb. Forțele Coulomb pot fi reprezentate grafic (Fig. 1).

Forța Coulomb este îndreptată de-a lungul liniei drepte care leagă corpurile încărcate. Este forța de atracție pentru diferite semne de sarcini și forța de respingere pentru aceleași semne.

Motivul schimbării vitezei de mișcare a unui corp este întotdeauna interacțiunea acestuia cu alte corpuri.

După oprirea motorului, mașina încetinește treptat și se oprește. Motivul principal

modificări ale vitezei vehiculului - interacțiunea roților acestuia cu suprafața drumului.

O minge situată nemișcată pe pământ nu se mișcă niciodată de la sine. Viteza mingii se modifică doar ca urmare a acțiunii altor corpuri asupra acesteia, de exemplu picioarele unui fotbalist.

Constanța raportului modulelor de accelerație.

Când două corpuri interacționează, vitezele primului și celui de-al doilea corp se schimbă întotdeauna, adică ambele corpuri capătă accelerație. Modulele de accelerație a două corpuri care interacționează pot fi diferite, dar raportul lor se dovedește a fi constant pentru orice interacțiune:

Inerția corpurilor.

Constanța raportului modulelor de accelerație a două corpuri în timpul oricăreia dintre interacțiunile lor arată că corpurile au o anumită proprietate de care depinde accelerația lor în timpul interacțiunilor cu alte corpuri. Accelerația unui corp este egală cu raportul dintre modificarea vitezei sale și timpul în care a avut loc această schimbare:

Deoarece timpul de acțiune al corpurilor unul asupra celuilalt este același, modificarea vitezei este mai mare pentru corpul care capătă o accelerație mai mare.

Cu cât viteza unui corp se schimbă mai puțin atunci când interacționează cu alte corpuri, cu atât mișcarea lui este mai aproape de mișcarea rectilinie uniformă prin inerție. Un astfel de corp se numește mai inert.

Toate corpurile au proprietatea de inerție. Constă în faptul că este nevoie de ceva timp pentru a schimba viteza unui corp atunci când interacționează cu orice alte corpuri.

Manifestarea proprietății de inerție a corpurilor poate fi observată în următorul experiment. Atârnăm un cilindru metalic pe un fir subțire (Fig. 20, a) și legăm exact același fir de jos. Experiența arată că, odată cu tensiunea treptată a firului inferior, firul superior se rupe (Fig. 20, b). Dacă trageți brusc firul inferior, firul superior rămâne intact, dar firul inferior se rupe (Fig. 20, c). În acest caz, este afectată inerția cilindrului, care nu are timp într-un timp scurt să-și schimbe suficient viteza și să facă o mișcare vizibilă suficientă pentru a rupe firul superior.

Masa corpului.

Proprietatea unui corp de care depinde accelerația lui atunci când interacționează cu alte corpuri se numește inerție. O măsură cantitativă a inerției corpului este masa corporală. Cu cât un corp are mai multă masă, cu atât primește mai puțină accelerație în timpul interacțiunii.

Prin urmare, în fizică se acceptă că raportul dintre masele corpurilor care interacționează este egal cu raportul invers al modulelor de accelerație:

Unitatea de masă în Sistemul Internațional este masa unui standard special realizat dintr-un aliaj de platină și iridiu. Masa acestui standard se numește kilogram (kg).

Masa oricărui corp poate fi găsită prin interacțiunea acestui corp cu o masă standard.

Prin definiția conceptului de masă, raportul dintre masele corpurilor care interacționează este egal cu raportul invers al modulelor accelerațiilor acestora (5.2). Măsurând modulele de accelerație ale corpului și ale etalonului, se poate găsi raportul dintre masa corpului și masa etalonului

Raportul dintre masa corporală și masa etalonului este egal cu raportul dintre modulul de accelerație al etalonului. La modulul de accelerație al unui corp în timpul interacțiunii lor.

Masa corporală poate fi exprimată prin masa standardului:

Masa corporală este o mărime fizică care îi caracterizează inerția.

Măsurarea masei.

Pentru a măsura masele corpurilor în știință, tehnologie și practica de zi cu zi, metoda de comparare a masei unui corp cu masa unui standard prin determinarea accelerațiilor corpurilor în timpul interacțiunii lor este rar utilizată. O metodă frecvent utilizată este de a compara masele corpurilor folosind cântare.

La cântărire, capacitatea tuturor corpurilor de a interacționa cu Pământul este folosită pentru a determina masele. Experimentele au arătat că corpurile cu aceeași masă sunt atrase în mod egal de Pământ. Egalitatea atracției corpurilor către Pământ poate fi stabilită, de exemplu, prin întinderea egală a arcului atunci când corpurile cu mase egale sunt suspendate alternativ de acesta.

În mecanica clasică se crede că:

a) Masa unui punct material nu depinde de starea de mișcare a punctului, fiind caracteristica constantă a acestuia.

b) Masa este o cantitate aditivă, adică masa unui sistem (de exemplu, un corp) este egală cu suma maselor tuturor punctelor materiale care fac parte din acest sistem.

c) Masa unui sistem închis rămâne neschimbată în timpul oricăror procese care au loc în acest sistem (legea conservării masei).

Densitate ρ corpul într-un punct dat M numit raport de masă dm element mic de corp inclusiv un punct M, la valoarea dV volumul acestui element:

Dimensiunile elementului luat în considerare trebuie să fie atât de mici încât prin modificarea densității în limitele sale să se poată realiza distanțe intermoleculare de multe ori mai mari.

Corpul este numit omogen , dacă densitatea este aceeași în toate punctele sale. Masa unui corp omogen este egală cu produsul dintre densitatea și volumul său:

Masa unui corp eterogen:

dV,

unde ρ este o funcție de coordonate, iar integrarea se realizează pe întregul volum al corpului. Densitate medie (ρ) a unui corp neomogen se numește raportul dintre masa lui și volum: (ρ)=m/V.

Centrul de masă al sistemului punctele materiale se numesc punct C, vector rază

care este egal cu: şi – vector de masă şi rază i al-lea punct material, n este numărul total de puncte materiale din sistem și m= este masa întregului sistem.

Viteza centrului de masă:

Cantitatea de vector

, egal cu produsul dintre masa unui punct material și viteza acestuia, se numește impuls, sau cantitatea de mișcare , acest punct material. Impulsul sistemului a punctelor materiale se numește vector p, egal cu suma geometrică a momentelor tuturor punctelor materiale ale sistemului:

Momentul sistemului este egal cu produsul dintre masa întregului sistem și viteza centrului său de masă:

A doua lege a lui Newton

Legea de bază a dinamicii unui punct material este a doua lege a lui Newton, care vorbește despre modul în care mișcarea mecanică a unui punct material se modifică sub influența forțelor aplicate acestuia. A doua lege a lui Newton citește: rata de schimbare a impulsului ρ punctul material este egal cu forța care acționează asupra acestuia F, adică

, sau

unde m și v sunt masa și viteza punctului material.

Dacă mai multe forțe acționează simultan asupra unui punct material, atunci sub forță Fîn a doua lege a lui Newton, trebuie să înțelegeți suma geometrică a tuturor forțelor care acționează - atât reacțiile active, cât și cele de reacție, adică forță rezultantă.

Cantitatea de vector Fdt numită elementară impuls putere F in scurt timp dt acțiunile ei. Forța de impuls F pentru o perioadă finită de timp de la

to este egal cu o integrală definită:

Unde F, în general, depinde de timp t.

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, modificarea impulsului unui punct material este egală cu impulsul forței care acționează asupra acestuia:

d p= F dtȘi

, este valoarea impulsului punctului material la sfârșitul ( ) și la începutul ( ) al perioadei de timp luate în considerare.

Întrucât în ​​mecanica newtoniană masa m punctul material nu depinde de starea de mișcare a punctului, atunci

Prin urmare, expresia matematică a celei de-a doua legi a lui Newton poate fi reprezentată și sub forma

– accelerarea unui punct material, r este vectorul său de rază. În consecință, formularea A doua lege a lui Newton afirmă: accelerația unui punct material coincide în direcție cu forța care acționează asupra acestuia și este egală cu raportul dintre această forță și masa punctului material.

Accelerația tangențială și normală a unui material sunt determinate de componentele corespunzătoare ale forței F

, este mărimea vectorului viteză al punctului material și R– raza de curbură a traiectoriei sale. Forța care transmite accelerația normală unui punct material este îndreptată spre centrul de curbură al traiectoriei punctului și, prin urmare, se numește forta centripeta.

Dacă asupra unui punct material acţionează simultan mai multe forţe

, apoi accelerația sa. În consecință, fiecare dintre forțele care acționează simultan asupra unui punct material îi conferă aceeași accelerație ca și când nu ar exista alte forțe. (principiul independenței acțiunii forțelor).

Ecuația diferențială a mișcării unui punct material numită ecuație

În proiecțiile pe axele unui sistem de coordonate carteziene dreptunghiulare, această ecuație are forma

, ,

unde x, y și z sunt coordonatele punctului în mișcare.

a treia lege a lui Newton. Mișcarea centrului de masă

Acțiunea mecanică a corpurilor unul asupra celuilalt se manifestă sub forma interacțiunii lor. Asta spune el A treia lege a lui Newton: două puncte materiale acționează unul asupra celuilalt cu forțe egale numeric și direcționate în direcții opuse de-a lungul dreptei care leagă aceste puncte.

– forța care acționează asupra i- yu punct material din lateral k- th, a este forța care acționează asupra celui de-al k-lea punct material din partea i-a, apoi, conform celei de-a treia legi a lui Newton, acestea sunt aplicate la diferite puncte materiale și pot fi echilibrate reciproc numai în acele cazuri când aceste puncte aparțin aceluiași corp absolut solid.

A treia lege a lui Newton este o completare esențială la prima și a doua lege. Vă permite să treceți de la dinamica unui singur punct material la dinamica unui sistem mecanic arbitrar (sistem de puncte de material). Din a treia lege a lui Newton rezultă că, în orice sistem mecanic, suma geometrică a tuturor forțelor interne este egală cu zero: unde

– rezultanta forţelor externe aplicate la i al-lea punct material.

Din a doua și a treia lege a lui Newton rezultă că prima derivată în raport cu timpul t din impuls p sistemul mecanic este egal cu vectorul principal al tuturor forțelor externe aplicate sistemului,

.

Această ecuație exprimă legea schimbării impulsului sistemului.

Interacțiunea este o acțiune care este reciprocă. Toate corpurile sunt capabile să interacționeze între ele folosind inerția, forța, densitatea materiei și, de fapt, interacțiunea corpurilor. În fizică, acțiunea a două corpuri sau a unui sistem de corpuri unul asupra celuilalt se numește interacțiune. Se știe că atunci când corpurile se apropie, natura comportamentului lor se schimbă. Aceste schimbări sunt reciproce. Când se depărtează corpurile pe distanțe semnificative, interacțiunile dispar.

Când corpurile interacționează, rezultatul său este întotdeauna resimțit de toate corpurile (la urma urmei, când acționează asupra a ceva, există întotdeauna o întoarcere). Deci, de exemplu, la biliard, când lovești o minge cu un tac, acesta din urmă zboară mult mai puternic decât tacul, ceea ce se explică prin inerția corpurilor. Tipurile și amploarea interacțiunii dintre corpuri sunt determinate tocmai de această caracteristică. Unele corpuri sunt mai puțin inerte, altele mai mult. Cu cât masa corpului este mai mare, cu atât este mai mare inerția acestuia. Un corp care își schimbă viteza mai lent în timpul interacțiunii are o masă mai mare și este mai inert. Un corp care își schimbă viteza mai repede are o masă mai mică și este mai puțin inert.

Forța este o măsură care măsoară interacțiunea corpurilor. Fizica distinge patru tipuri de interacțiuni care nu sunt reductibile unele la altele: electromagnetice, gravitaționale, puternice și slabe. Cel mai adesea, interacțiunea corpurilor are loc atunci când se ating, ceea ce duce la o modificare a vitezei acestor corpuri, care este măsurată prin forța care acționează între ele. Deci, pentru a pune în mișcare o mașină blocată, împinsă cu mâinile, este necesar să se aplice forță. Dacă trebuie să o împingeți în sus, atunci este mult mai greu să o faceți, deoarece va necesita mai multă forță. Cea mai bună opțiune ar fi aplicarea forței direcționate de-a lungul drumului. În acest caz, sunt indicate mărimea și direcția forței (rețineți că forța este o mărime vectorială).

Interacțiunea corpurilor are loc și sub influența forței mecanice, a cărei consecință este mișcarea mecanică a corpurilor sau a părților lor. Forța nu este un obiect al contemplației, este cauza mișcării. Fiecare acțiune a unui corp în raport cu altul se manifestă în mișcare. Un exemplu de forță mecanică care generează mișcare este așa-numitul efect „domino”. Piesele de domino plasate cu talent cad una după alta, răspândind mișcarea mai jos pe rând atunci când primul domino este împins. Există un transfer de mișcare de la o figură inertă la alta.

Interacțiunea corpurilor la contact poate duce nu numai la o încetinire sau accelerare a vitezei lor, ci și la deformarea lor - o schimbare a volumului sau a formei. Un exemplu izbitor este o foaie de hârtie strânsă în mână. Acționând asupra ei cu forță, ducem la mișcarea accelerată a părților acestei foi și la deformarea acesteia.

Orice corp rezistă la deformare atunci când încearcă să-l întindă, să-l comprima sau să-l îndoaie. Din corp încep să acționeze forțe care împiedică acest lucru (elasticitate). Forța elastică se manifestă din partea arcului în momentul întinderii sau comprimării acestuia. O sarcină care este trasă de-a lungul solului de o frânghie accelerează deoarece acționează forța elastică a cordonului întins.

Interacțiunea corpurilor în timpul alunecării de-a lungul suprafeței care le separă nu provoacă deformarea lor. În cazul, de exemplu, al unui creion care alunecă pe o suprafață netedă a mesei, sau al schiurilor sau săniilor alunecând pe zăpadă compactată, acţionează o forță care împiedică alunecarea. Aceasta este o forță de frecare care depinde de proprietățile suprafețelor corpurilor care interacționează și de forța care le presează unul împotriva celuilalt.

Interacțiunea corpurilor poate avea loc și la distanță. Acțiunea, numită și gravitațională, are loc între toate corpurile din jur, ceea ce poate fi vizibil doar atunci când corpurile au dimensiunea stelelor sau planetelor. formate din atracția gravitațională a oricărui corp astronomic și care sunt cauzate de rotația lor. Deci, Pământul atrage Luna, Soarele atrage Pământul, deci Luna se învârte în jurul Pământului, iar Pământul, la rândul său, se învârte în jurul Soarelui.

Forțele electromagnetice acționează și la distanță. În ciuda faptului că nu atinge niciun corp, acul busolei se va întoarce întotdeauna de-a lungul liniei câmpului magnetic. Un exemplu de acțiune a forțelor electromagnetice este ceea ce apare adesea pe păr la pieptănare. Separarea sarcinilor între ele are loc datorită forței de frecare. Părul, fiind încărcat pozitiv, începe să se respingă unul pe celălalt. O astfel de statică apare adesea atunci când purtați un pulover sau purtați pălării.

Acum știți care este interacțiunea corpurilor (definiția s-a dovedit a fi destul de extinsă!).

Întrebarea 4

Sisteme de referință inerțiale

Cadre de referință inerțiale.Prima lege a lui Newton

Întrebarea 3

Prima lege a lui Newton– (legea inerției) există astfel de sisteme de referință față de care un corp în mișcare translațională, menținându-și viteza neschimbată, este în repaus sau se mișcă rectiliniu și uniform, dacă nu este acționat de corpuri exterioare sau acțiunea lor este egală cu zero, adică este compensat.

Un sistem de referință în care legea inerției este valabilă: un punct material, când asupra lui nu acționează nicio forță (sau forțe echilibrate reciproc acţionează asupra lui), se află în stare de repaus sau mişcare liniară uniformă. Orice sistem de referință care se mișcă în raport cu o axă. O. progresiv, uniform și rectiliniu, există și I. s. O. În consecință, teoretic poate exista orice număr de i.s egale. o., având proprietatea importantă că în toate astfel de sisteme legile fizicii sunt aceleași (așa-numitul principiu al relativității).

Interacțiunea corpurilor. Motivul schimbării vitezei de mișcare a unui corp este întotdeauna interacțiunea acestuia cu alte corpuri.

După oprirea motorului, mașina încetinește treptat și se oprește. Motivul principal al modificărilor vitezei vehiculului este interacțiunea roților acestuia cu suprafața drumului.

O minge situată nemișcată pe pământ nu se mișcă niciodată de la sine. Viteza mingii se modifică doar ca urmare a acțiunii altor corpuri asupra acesteia, de exemplu picioarele unui fotbalist.

Constanța raportului modulelor de accelerație. Când două corpuri interacționează, vitezele primului și celui de-al doilea corp se schimbă întotdeauna, adică ambele corpuri capătă accelerație. Modulele de accelerație a două corpuri care interacționează pot fi diferite, dar raportul lor se dovedește a fi constant pentru orice interacțiune:

Interacțiunile diferă unele de altele atât cantitativ, cât și calitativ. De exemplu, este clar că cu cât un arc este mai deformat, cu atât este mai mare interacțiunea spirelor sale. Sau cu cât două încărcături cu același nume sunt mai apropiate, cu atât vor atrage mai puternice. În cele mai simple cazuri de interacţiune, caracteristica cantitativă este forta.

Masa corpului. Proprietatea unui corp de care depinde accelerația lui atunci când interacționează cu alte corpuri se numește inerţie.

O măsură cantitativă a inerției corpului este masa corporală. Cu cât un corp are mai multă masă, cu atât primește mai puțină accelerație în timpul interacțiunii.

Prin urmare, în fizică se acceptă că raportul dintre masele corpurilor care interacționează este egal cu raportul invers al modulelor de accelerație:

Unitatea de masă în Sistemul Internațional este masa unui standard special realizat dintr-un aliaj de platină și iridiu. Masa acestui standard se numește kilogram(kg).

Masa oricărui corp poate fi găsită prin interacțiunea acestui corp cu o masă standard.

Prin definiția conceptului de masă, raportul dintre masele corpurilor care interacționează este egal cu raportul invers al modulelor accelerațiilor acestora (5.2). Măsurând modulele de accelerație ale corpului și ale etalonului, se poate găsi raportul dintre masa corporală și masa standardului:

Raportul dintre masa corpului și masa etalonului este egal cu raportul dintre modulul de accelerație al standardului și modulul de accelerație al corpului în timpul interacțiunii lor.

Masa corporală poate fi exprimată prin masa standardului:

Masa corporală este o mărime fizică care îi caracterizează inerția.

Forța este motivul pentru accelerarea corpurilor în raport cu un cadru de referință inerțial sau deformarea acestora. Forța este o mărime fizică vectorială, care este o măsură a accelerației dobândite de corpuri în timpul interacțiunii. Forţa se caracterizează prin: a) modul; b) punctul de aplicare; c) direcţie.

A doua lege a lui Newton - forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul dintre masa corpului și accelerația dată de această forță.