Ang mekanika ay ang agham ng mga gumagalaw na katawan at ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito sa panahon ng paggalaw. Sa kasong ito, binibigyang pansin ang mga pakikipag-ugnayan bilang isang resulta kung saan nagbago ang paggalaw o naganap ang pagpapapangit ng mga katawan. Sa artikulong ito sasabihin namin sa iyo kung ano ang mekanika.

Ang mga mekanika ay maaaring quantum, inilapat (teknikal) at teoretikal.

1. Ano ang quantum mechanics? Ito ay isang sangay ng pisika na naglalarawan ng mga pisikal na phenomena at mga proseso na ang mga aksyon ay maihahambing sa halaga ng pare-pareho ng Planck.
2. Ano ang teknikal na mekanika? Ito ay isang agham na nagpapakita ng prinsipyo ng pagpapatakbo at istraktura ng mga mekanismo.
3. Ano ang teoretikal na mekanika? Ito ang agham at paggalaw ng mga katawan at ang pangkalahatang mga batas ng paggalaw.

Pinag-aaralan ng mekanika ang paggalaw ng lahat ng uri ng makina at mekanismo, sasakyang panghimpapawid at celestial na katawan, karagatan at atmospheric na alon, pag-uugali ng plasma, pagpapapangit ng mga katawan, paggalaw ng mga gas at likido sa mga natural na kondisyon at teknikal na sistema, isang polarizing o magnetizing na kapaligiran sa mga electric at magnetic field, ang katatagan at lakas ng teknikal at mga istruktura ng gusali, ang paggalaw ng hangin at dugo sa pamamagitan ng mga sisidlan sa pamamagitan ng respiratory tract.

Ang batas ni Newton ay pangunahing; ito ay ginagamit upang ilarawan ang paggalaw ng mga katawan na may mga bilis na maliit kumpara sa bilis ng liwanag.

Sa mekanika mayroong mga sumusunod na seksyon:

• kinematics (tungkol sa mga geometric na katangian ng mga gumagalaw na katawan nang hindi isinasaalang-alang ang kanilang masa at kumikilos na pwersa);
• statics (tungkol sa paghahanap ng mga katawan sa ekwilibriyo gamit ang mga panlabas na impluwensya);
• dynamics (tungkol sa paglipat ng mga katawan sa ilalim ng impluwensya ng puwersa).

Sa mekanika, may mga konsepto na sumasalamin sa mga katangian ng mga katawan:

• materyal na punto (isang katawan na ang mga sukat ay maaaring balewalain);
• ganap na matibay na katawan (isang katawan kung saan ang distansya sa pagitan ng anumang mga punto ay pare-pareho);
• continuum (isang katawan na ang molecular structure ay napapabayaan).

Kung ang pag-ikot ng katawan na may kaugnayan sa sentro ng masa sa ilalim ng mga kondisyon ng problemang isinasaalang-alang ay maaaring mapabayaan o ito ay gumagalaw sa pagsasalin, ang katawan ay tinutumbas sa isang materyal na punto. Kung hindi natin isasaalang-alang ang pagpapapangit ng katawan, dapat itong ituring na ganap na hindi nababago. Ang mga gas, likido at deformable na katawan ay maaaring ituring bilang solidong media kung saan ang mga particle ay patuloy na pinupuno ang buong volume ng medium. Sa kasong ito, kapag pinag-aaralan ang paggalaw ng isang daluyan, ginagamit ang aparato ng mas mataas na matematika, na ginagamit para sa tuluy-tuloy na pag-andar. Mula sa mga pangunahing batas ng kalikasan - ang mga batas ng konserbasyon ng momentum, enerhiya at masa - sundin ang mga equation na naglalarawan sa pag-uugali ng isang tuluy-tuloy na medium. Ang continuum mechanics ay naglalaman ng isang bilang ng mga independiyenteng seksyon - aero- at hydrodynamics, ang teorya ng elasticity at plasticity, gas dynamics at magnetic hydrodynamics, dynamics ng atmospera at ibabaw ng tubig, pisikal at kemikal na mekanika ng mga materyales, mekanika ng mga composite, biomechanics, space hydro -aeromechanics.

Ngayon alam mo na kung ano ang mechanics!

Kahulugan

Ang mekanika ay bahagi ng pisika na nag-aaral sa paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga materyal na katawan. Sa kasong ito, ang mekanikal na paggalaw ay itinuturing na isang pagbabago sa paglipas ng panahon sa relatibong posisyon ng mga katawan o ang kanilang mga bahagi sa kalawakan.

Ang mga nagtatag ng klasikal na mekanika ay sina G. Galileo (1564-1642) at I. Newton (1643-1727). Ang mga pamamaraan ng klasikal na mekanika ay ginagamit upang pag-aralan ang paggalaw ng anumang materyal na katawan (maliban sa mga microparticle) sa bilis na maliit kumpara sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Ang paggalaw ng mga microparticle ay isinasaalang-alang sa quantum mechanics, at ang paggalaw ng mga katawan na may mga bilis na malapit sa bilis ng liwanag ay isinasaalang-alang sa relativistic mechanics (espesyal na teorya ng relativity).
Mga katangian ng espasyo at oras na tinatanggap sa klasikal na pisika Tukuyin natin ang mga kahulugan sa itaas.
Isang-dimensional na espasyo - isang parametric na katangian kung saan ang posisyon ng isang punto ay inilalarawan ng isang parameter.
Euclidean na espasyo at oras Nangangahulugan na sila mismo ay hindi kurbado at inilalarawan sa loob ng balangkas ng Euclidean geometry.
homogeneity ng espasyo nangangahulugan na ang mga katangian nito ay hindi nakasalalay sa distansya sa nagmamasid. Ang pagkakapareho ng oras ay nangangahulugan na hindi ito umuunat o umuurong, ngunit dumadaloy nang pantay-pantay. Isotropy ng espasyo ay nangangahulugan na ang mga katangian nito ay hindi nakasalalay sa direksyon. Dahil ang oras ay one-dimensional, hindi na kailangang pag-usapan ang tungkol sa isotropy nito. Ang oras sa klasikal na mekanika ay itinuturing na isang "arrow ng oras" na nakadirekta mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap. Ito ay hindi maibabalik: hindi ka maaaring bumalik sa nakaraan at "itama" ang isang bagay doon.
Ang espasyo at oras ay tuluy-tuloy (mula sa Latin continuum - tuloy-tuloy, tuloy-tuloy), i.e. maaari silang durugin sa mas maliliit at maliliit na bahagi hangga't ninanais. Sa madaling salita, walang "mga puwang" sa espasyo at oras kung saan sila ay wala. Ang mechanics ay nahahati sa Kinematics at Dynamics

Pinag-aaralan ng Kinematics ang paggalaw ng mga katawan bilang simpleng paggalaw sa kalawakan, na nagpapakilala sa tinatawag na mga kinematic na katangian ng paggalaw: displacement, bilis at acceleration.

Sa kasong ito, ang bilis ng isang materyal na punto ay itinuturing bilang ang bilis ng paggalaw nito sa kalawakan o, mula sa isang matematikal na punto ng view, bilang isang dami ng vector na katumbas ng derivative ng oras ng radius vector nito:

Ang acceleration ng isang materyal na punto ay itinuturing bilang ang rate ng pagbabago ng bilis nito o, mula sa isang mathematical point of view, bilang isang vector quantity na katumbas ng time derivative ng bilis nito o ang pangalawang beses na derivative ng radius vector nito:

Dynamics

Pinag-aaralan ng dinamika ang paggalaw ng mga katawan na may kaugnayan sa mga puwersang kumikilos sa kanila, gamit ang tinatawag na mga dinamikong katangian ng paggalaw: masa, salpok, puwersa, atbp.

Sa kasong ito, ang masa ng isang katawan ay isinasaalang-alang bilang isang sukatan ng pagkawalang-galaw nito, i.e. paglaban sa puwersang kumikilos sa isang partikular na katawan na may posibilidad na baguhin ang estado nito (itakda ito sa paggalaw o, sa kabilang banda, ihinto ito, o baguhin ang bilis ng paggalaw). Ang masa ay maaari ding ituring bilang isang sukatan ng mga katangian ng gravitational ng isang katawan, i.e. ang kakayahang makipag-ugnayan sa ibang mga katawan na mayroon ding masa at matatagpuan sa ilang distansya mula sa katawan na ito. Ang momentum ng isang katawan ay itinuturing bilang isang quantitative measure ng paggalaw nito, na tinukoy bilang ang produkto ng masa ng katawan at ang bilis nito:

Ang puwersa ay itinuturing bilang isang sukatan ng mekanikal na pagkilos sa isang ibinigay na materyal na katawan mula sa ibang mga katawan.

Mechanics

Mga formula ng kinematics:

Kinematics

Kilusang mekanikal

Kilusang mekanikal ay tinatawag na pagbabago sa posisyon ng isang katawan (sa espasyo) na may kaugnayan sa iba pang mga katawan (sa paglipas ng panahon).

Relativity ng paggalaw. Sistema ng sanggunian

Upang ilarawan ang mekanikal na paggalaw ng isang katawan (punto), kailangan mong malaman ang mga coordinate nito sa anumang sandali sa oras. Upang matukoy ang mga coordinate, piliin ang - katawan ng sanggunian at kumonekta sa kanya sistema ng coordinate. Kadalasan ang reference body ay ang Earth, na nauugnay sa isang rectangular Cartesian coordinate system. Upang matukoy ang posisyon ng isang punto anumang oras, dapat mo ring itakda ang simula ng bilang ng oras.

Ang coordinate system, ang reference body kung saan ito nauugnay, at ang form ng device para sa pagsukat ng oras sistema ng sanggunian, na may kaugnayan sa kung saan ang paggalaw ng katawan ay isinasaalang-alang.

Materyal na punto

Ang isang katawan na ang mga sukat ay maaaring mapabayaan sa ilalim ng mga kondisyon ng paggalaw ay tinatawag materyal na punto.

Ang isang katawan ay maaaring ituring na isang materyal na punto kung ang mga sukat nito ay maliit kumpara sa layo na ito ay naglalakbay, o kung ikukumpara sa mga distansya mula dito sa iba pang mga katawan.

Trajectory, landas, paggalaw

Trajectory ng paggalaw tinatawag na linya kung saan gumagalaw ang katawan. Ang haba ng landas ay tinatawag tinatahak ang landas. Daan– scalar na pisikal na dami, maaari lamang maging positibo.

Sa pamamagitan ng paggalaw ay ang vector na nagkokonekta sa panimulang at pagtatapos ng mga punto ng tilapon.

Ang paggalaw ng isang katawan kung saan ang lahat ng mga punto nito sa isang naibigay na sandali sa oras ay pantay na gumagalaw abanteng paggalaw. Upang ilarawan ang translational motion ng isang katawan, sapat na ang pumili ng isang punto at ilarawan ang paggalaw nito.

Ang isang paggalaw kung saan ang mga trajectory ng lahat ng mga punto ng katawan ay bilog na may mga sentro sa parehong linya at ang lahat ng mga eroplano ng mga bilog ay patayo sa linyang ito ay tinatawag paikot na paggalaw.

Metro at pangalawa

Upang matukoy ang mga coordinate ng isang katawan, dapat mong sukatin ang distansya sa isang tuwid na linya sa pagitan ng dalawang punto. Ang anumang proseso ng pagsukat ng pisikal na dami ay binubuo ng paghahambing ng sinusukat na dami sa yunit ng pagsukat ng dami na ito.

Ang yunit ng haba sa International System of Units (SI) ay metro. Ang isang metro ay katumbas ng humigit-kumulang 1/40,000,000 ng meridian ng mundo. Ayon sa makabagong pag-unawa, ang metro ay ang distansyang dinadaanan ng liwanag sa kawalan sa loob ng 1/299,792,458 ng isang segundo.

Para sukatin ang oras, pinipili ang ilang paulit-ulit na proseso. Ang SI unit ng pagsukat ng oras ay pangalawa. Ang isang segundo ay katumbas ng 9,192,631,770 na panahon ng radiation mula sa isang cesium atom sa panahon ng paglipat sa pagitan ng dalawang antas ng hyperfine na istraktura ng ground state.

Sa SI, ang haba at oras ay itinuturing na independyente sa iba pang dami. Ang ganitong mga dami ay tinatawag pangunahing.

Mabilis na bilis

Upang quantitatively characterize ang proseso ng paggalaw ng katawan, ang konsepto ng bilis ng paggalaw ay ipinakilala.

Mabilis na bilis pagsasalin ng paggalaw ng katawan sa oras na t ay ang ratio ng napakaliit na displacement s sa isang maliit na yugto ng panahon t kung saan naganap ang displacement na ito:

;
.

Ang instant na bilis ay isang dami ng vector. Ang madalian na bilis ng paggalaw ay palaging nakadirekta nang tangential sa trajectory sa direksyon ng paggalaw ng katawan.

Ang yunit ng bilis ay 1 m/s. Ang isang metro bawat segundo ay katumbas ng bilis ng isang rectilinearly at pare-parehong gumagalaw na punto, kung saan ang punto ay gumagalaw sa layo na 1 m sa 1 s.

Pagpapabilis

Pagpapabilis ay tinatawag na vector physical quantity na katumbas ng ratio ng napakaliit na pagbabago sa velocity vector sa maikling panahon kung kailan nangyari ang pagbabagong ito, i.e. Ito ay isang sukatan ng rate ng pagbabago ng bilis:

;
.

Ang metro bawat segundo bawat segundo ay isang acceleration kung saan ang bilis ng isang katawan na gumagalaw nang rectilinearly at pare-parehong nagpapabilis ng mga pagbabago ng 1 m/s sa isang oras na 1 s.

Ang direksyon ng acceleration vector ay tumutugma sa direksyon ng velocity change vector (
) para sa napakaliit na halaga ng agwat ng oras kung saan nagbabago ang bilis.

Kung ang isang katawan ay gumagalaw sa isang tuwid na linya at ang bilis nito ay tumataas, kung gayon ang direksyon ng acceleration vector ay tumutugma sa direksyon ng velocity vector; kapag ang bilis ay bumababa, ito ay kabaligtaran sa direksyon ng bilis ng vector.

Kapag gumagalaw sa isang curved path, nagbabago ang direksyon ng velocity vector sa panahon ng paggalaw, at ang acceleration vector ay maaaring idirekta sa anumang anggulo sa velocity vector.

Uniform, pantay na pinabilis na linear na paggalaw

Ang paggalaw sa patuloy na bilis ay tinatawag pare-parehong rectilinear na paggalaw. Sa pare-parehong rectilinear motion, ang isang katawan ay gumagalaw sa isang tuwid na linya at naglalakbay sa parehong mga distansya sa anumang pantay na pagitan ng oras.

Ang isang kilusan kung saan ang isang katawan ay gumagawa ng hindi pantay na paggalaw sa pantay na pagitan ng oras ay tinatawag hindi pantay na paggalaw. Sa ganitong paggalaw, nagbabago ang bilis ng katawan sa paglipas ng panahon.

Pantay na variable ay isang paggalaw kung saan ang bilis ng isang katawan ay nagbabago sa parehong halaga sa anumang pantay na yugto ng panahon, i.e. paggalaw na may patuloy na pagbilis.

Pare-parehong pinabilis ay tinatawag na uniformly alternating motion kung saan tumataas ang magnitude ng bilis. Parehas mabagal– pare-parehong alternating motion, kung saan bumababa ang bilis.

Pagdaragdag ng bilis

Isaalang-alang natin ang paggalaw ng isang katawan sa isang gumagalaw na coordinate system. Hayaan – paggalaw ng katawan sa isang gumagalaw na sistema ng coordinate, – paggalaw ng gumagalaw na sistema ng coordinate na may kaugnayan sa nakapirming isa, pagkatapos – ang paggalaw ng katawan sa isang fixed coordinate system ay katumbas ng:

.

Kung ang mga paggalaw ay nangyayari nang sabay-sabay, kung gayon:

.

Sa gayon

.

Nalaman namin na ang bilis ng isang katawan na nauugnay sa isang nakapirming frame ng sanggunian ay katumbas ng kabuuan ng bilis ng katawan sa isang gumagalaw na frame ng sanggunian at ang bilis ng gumagalaw na frame ng sanggunian na nauugnay sa isang nakatigil. Ang pahayag na ito ay tinatawag na ang klasikal na batas ng pagdaragdag ng mga bilis.

Mga graph ng kinematic na dami kumpara sa oras
sa uniporme at pare-parehong pinabilis na paggalaw

Sa pare-parehong paggalaw:

Bilis ng graph – tuwid na linya y = b;

Grap ng pagpabilis – tuwid na linya y = 0;

Ang displacement graph ay isang tuwid na linya y = kx+b.

Sa pantay na pinabilis na paggalaw:

Speed ​​​​graph – tuwid na linya y = kx+b;

Grap ng pagpabilis – tuwid na linya y = b;

Graph ng paggalaw – parabola:

• kung a> 0, mga sanga pataas;

  mas malaki ang acceleration, mas makitid ang mga sanga;

  ang vertex ay nag-tutugma sa oras sa sandali kapag ang bilis ng katawan ay zero;

  kadalasang dumadaan sa pinanggalingan.

Libreng pagkahulog ng mga katawan. Pagpapabilis ng grabidad

Ang free fall ay ang paggalaw ng isang katawan kapag ang puwersa lamang ng grabidad ang kumikilos dito.

Sa libreng pagkahulog, ang acceleration ng katawan ay nakadirekta patayo pababa at humigit-kumulang katumbas ng 9.8 m/s 2 . Ang acceleration na ito ay tinatawag acceleration ng free fall at pareho para sa lahat ng katawan.

Unipormeng paggalaw sa paligid ng isang bilog

Sa pare-parehong paggalaw sa isang bilog, ang halaga ng bilis ay pare-pareho, ngunit ang direksyon nito ay nagbabago sa panahon ng paggalaw. Ang madalian na bilis ng isang katawan ay palaging nakadirekta nang tangential sa tilapon ng paggalaw.

kasi Ang direksyon ng bilis sa panahon ng pare-parehong paggalaw sa paligid ng isang bilog ay patuloy na nagbabago, pagkatapos ang paggalaw na ito ay palaging pare-parehong pinabilis.

Ang yugto ng panahon kung saan ang isang katawan ay gumagawa ng isang kumpletong rebolusyon kapag gumagalaw sa isang bilog ay tinatawag na isang panahon:

.

kasi ang haba ng bilog na s ay katumbas ng 2R, ang panahon ng rebolusyon para sa pare-parehong paggalaw ng isang katawan na may bilis v sa isang bilog na radius R ay katumbas ng:

.

Ang kapalit ng panahon ng rebolusyon ay tinatawag na dalas ng rebolusyon at nagpapakita kung gaano karaming mga rebolusyon sa paligid ng isang bilog na ginagawa ng isang katawan sa bawat yunit ng oras:

.

Ang angular velocity ay ang ratio ng anggulo kung saan lumiko ang katawan sa oras ng pag-ikot:

.

Ang bilis ng angular ay katumbas ng bilang ng bilang ng mga rebolusyon sa loob ng 2 segundo.

Pagpapabilis sa panahon ng pare-parehong paggalaw ng mga katawan sa isang bilog (centripetal acceleration)

Sa pare-parehong paggalaw sa isang bilog, ang isang katawan ay gumagalaw na may centripetal acceleration. Tukuyin natin ang acceleration na ito.

Ang acceleration ay nakadirekta sa parehong direksyon tulad ng pagbabago sa bilis, samakatuwid, ang acceleration ay nakadirekta patungo sa gitna ng bilog. Isang mahalagang palagay: ang anggulo  ay napakaliit na ang haba ng chord AB ay tumutugma sa haba ng arko:

kasama ang dalawang proporsyonal na panig at ang anggulo sa pagitan nila. Kaya naman:

– module ng centripetal acceleration.

Mga Pangunahing Kaalaman sa Dinamika

Ang unang batas ni Newton. Mga inertial na sistema ng sanggunian.
Ang prinsipyo ng relativity ni Galileo

Ang anumang katawan ay nananatiling hindi gumagalaw hanggang sa kumilos dito ang ibang mga katawan. Ang isang katawan na gumagalaw sa isang tiyak na bilis ay patuloy na gumagalaw nang pare-pareho at sa isang tuwid na linya hanggang sa ito ay kumilos sa pamamagitan ng iba pang mga katawan. Ang siyentipikong Italyano na si Galileo Galilei ang unang nakarating sa gayong mga konklusyon tungkol sa mga batas ng paggalaw ng mga katawan.

Ang kababalaghan ng pagpapanatili ng bilis ng paggalaw ng isang katawan sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya ay tinatawag pagkawalang-kilos.

Ang lahat ng pahinga at paggalaw ng mga katawan ay kamag-anak. Ang parehong katawan ay maaaring nakapahinga sa isang frame ng sanggunian at lumipat nang may acceleration sa isa pa. Pero may mga ganitong sistema ng sanggunian na nauugnay sa kung saan ang mga katawan na gumagalaw sa pagsasalin ay nagpapanatili ng kanilang bilis na pare-pareho kung ang ibang mga katawan ay hindi kumilos sa kanila. Ang pahayag na ito ay tinatawag na unang batas ni Newton (batas ng pagkawalang-galaw).

Ang mga sistema ng sanggunian na nauugnay kung saan ang isang katawan, sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya, ay gumagalaw nang patuwid at pare-pareho ay tinatawag inertial reference system.

Maaaring magkaroon ng maraming inertial reference system hangga't gusto, i.e. anumang reference frame na gumagalaw nang pare-pareho at rectilinearly na may paggalang sa isang inertial ay inertial din. Walang tunay (ganap) inertial frame ng sanggunian.

Timbang

Ang dahilan para sa mga pagbabago sa bilis ng paggalaw ng mga katawan ay palaging ang pakikipag-ugnayan nito sa ibang mga katawan.

Kapag nag-interact ang dalawang katawan, palaging nagbabago ang mga bilis ng una at pangalawang katawan, i.e. ang parehong mga katawan ay nakakakuha ng acceleration. Ang mga acceleration ng dalawang nakikipag-ugnayan na katawan ay maaaring magkaiba; depende sila sa pagkawalang-kilos ng mga katawan.

Inertia– kakayahan ng katawan na mapanatili ang estado ng paggalaw nito (pahinga). Kung mas malaki ang inertia ng isang katawan, mas kaunting acceleration ang makukuha nito kapag nakikipag-ugnayan sa ibang mga katawan, at mas malapit ang paggalaw nito sa pare-parehong rectilinear motion sa pamamagitan ng inertia.

Timbang– isang pisikal na dami na nagpapakilala sa inertia ng isang katawan. Kung mas maraming masa ang isang katawan, mas kaunting acceleration ang natatanggap nito sa panahon ng pakikipag-ugnayan.

Ang SI unit ng masa ay ang kilo: [m]=1 kg.

Puwersa

Sa mga inertial reference system, ang anumang pagbabago sa bilis ng isang katawan ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng ibang mga katawan. Puwersa ay isang quantitative expression ng aksyon ng isang katawan sa isa pa.

Puwersa– isang pisikal na dami ng vector; ang direksyon nito ay itinuturing na direksyon ng acceleration ng katawan, na sanhi ng puwersang ito. Palaging may punto ng aplikasyon ang puwersa.

Sa SI, ang yunit ng puwersa ay itinuturing na puwersa na nagbibigay ng acceleration ng 1 m/s 2 sa isang katawan na tumitimbang ng 1 kg. Ang yunit na ito ay tinatawag na Newton:

.

Pangalawang batas ni Newton

Ang puwersa na kumikilos sa isang katawan ay katumbas ng produkto ng masa ng katawan at ang pagpabilis na ibinibigay ng puwersang ito:

.

Kaya, ang acceleration ng isang katawan ay direktang proporsyonal sa puwersa na kumikilos sa katawan at inversely proportional sa masa nito:

.

Pagdaragdag ng pwersa

Kapag ang ilang pwersa ay kumikilos nang sabay-sabay sa isang katawan, ang katawan ay gumagalaw nang may acceleration, na siyang vector sum ng mga accelerations na lalabas sa ilalim ng pagkilos ng bawat puwersa nang hiwalay. Ang mga puwersang kumikilos sa isang katawan at inilapat sa isang punto ay idinaragdag ayon sa tuntunin ng pagdaragdag ng vector.

Ang vector sum ng lahat ng pwersa na sabay-sabay na kumikilos sa isang katawan ay tinatawag resultang puwersa.

Ang tuwid na linya na dumadaan sa vector ng puwersa ay tinatawag na linya ng pagkilos ng puwersa. Kung ang mga puwersa ay inilapat sa iba't ibang mga punto ng katawan at hindi kumikilos parallel sa isa't isa, kung gayon ang resulta ay inilalapat sa punto ng intersection ng mga linya ng pagkilos ng mga puwersa. Kung ang mga puwersa ay kumikilos parallel sa bawat isa, kung gayon walang punto ng aplikasyon ng nagresultang puwersa, at ang linya ng pagkilos nito ay tinutukoy ng formula:
(tingnan ang larawan).

Sandali ng kapangyarihan. Kondisyon ng equilibrium ng lever

Ang pangunahing tanda ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan sa dinamika ay ang paglitaw ng mga acceleration. Gayunpaman, madalas na kailangang malaman sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang isang katawan kung saan kumikilos ang iba't ibang pwersa ay nasa isang estado ng ekwilibriyo.

Mayroong dalawang uri ng mekanikal na paggalaw - pagsasalin at pag-ikot.

Kung ang mga trajectory ng paggalaw ng lahat ng mga punto ng katawan ay magkapareho, kung gayon ang paggalaw progresibo. Kung ang mga trajectory ng lahat ng mga punto ng katawan ay mga arko ng concentric na bilog (mga bilog na may isang sentro - isang punto ng pag-ikot), kung gayon ang paggalaw ay umiikot.

Equilibrium ng hindi umiikot na katawan: Ang isang hindi umiikot na katawan ay nasa equilibrium kung ang geometric na kabuuan ng mga puwersa na inilapat sa katawan ay zero.

Equilibrium ng isang katawan na may nakapirming axis ng pag-ikot

Kung ang linya ng pagkilos ng isang puwersa na inilapat sa isang katawan ay dumadaan sa axis ng pag-ikot ng katawan, kung gayon ang puwersa na ito ay balanse ng nababanat na puwersa sa gilid ng axis ng pag-ikot.

Kung ang linya ng pagkilos ng puwersa ay hindi bumalandra sa axis ng pag-ikot, kung gayon ang puwersa na ito ay hindi maaaring balansehin ng nababanat na puwersa sa gilid ng axis ng pag-ikot, at ang katawan ay umiikot sa paligid ng axis.

Ang pag-ikot ng isang katawan sa paligid ng isang axis sa ilalim ng pagkilos ng isang puwersa ay maaaring ihinto ng pagkilos ng isang pangalawang puwersa. Ipinakikita ng karanasan na kung ang dalawang puwersa ay magkahiwalay na nagdudulot ng pag-ikot ng isang katawan sa magkasalungat na direksyon, kung gayon kapag sila ay kumilos nang sabay-sabay, ang katawan ay nasa ekwilibriyo kung ang sumusunod na kondisyon ay natutugunan:

,
kung saan ang d 1 at d 2 ay ang pinakamaikling distansya mula sa mga linya ng pagkilos ng mga puwersa F 1 at F 2. Ang distansya d ay tinatawag balikat ng lakas, at ang produkto ng modulus ng puwersa sa pamamagitan ng balikat ay sandali ng puwersa:

.

Kung ang mga sandali ng pwersa na nagdudulot ng clockwise na pag-ikot ng isang katawan sa paligid ng isang axis ay itinalaga ng isang positibong tanda, at ang mga sandali ng mga puwersa na nagdudulot ng counterclockwise na pag-ikot ay itinalaga ng isang negatibong senyales, kung gayon ang kondisyon ng balanse para sa isang katawan na mayroong isang axis ng pag-ikot ay maaaring mabuo bilang Mga panuntunan ng sandali: ang isang katawan na may nakapirming axis ng pag-ikot ay nasa equilibrium kung ang algebraic na kabuuan ng mga sandali ng lahat ng pwersa na inilapat sa katawan na may kaugnayan sa axis na ito ay katumbas ng zero:

Ang SI unit ng metalikang kuwintas ay isang sandali ng puwersa ng 1 N, ang linya ng pagkilos na kung saan ay matatagpuan sa layo na 1 m mula sa axis ng pag-ikot. Ang yunit na ito ay tinatawag na metro ng newton.

Pangkalahatang kondisyon para sa balanse ng katawan: ang isang katawan ay nasa equilibrium kung ang geometric na kabuuan ng lahat ng puwersa na inilapat dito at ang algebraic na kabuuan ng mga sandali ng mga puwersang ito na nauugnay sa axis ng pag-ikot ay katumbas ng zero.

Kapag ang kundisyong ito ay natugunan, ang katawan ay hindi kinakailangang nagpapahinga. Maaari itong gumalaw nang pare-pareho at sa isang tuwid na linya o paikutin.

Mga uri ng balanse

Ekwilibriyo ang tawag napapanatiling, kung pagkatapos ng maliliit na panlabas na impluwensya ay bumalik ang katawan sa orihinal nitong estado ng balanse. Nangyayari ito kung, sa isang bahagyang pag-aalis ng katawan sa anumang direksyon mula sa orihinal na posisyon, ang resulta ng mga puwersang kumikilos sa katawan ay nagiging non-zero at nakadirekta patungo sa posisyon ng ekwilibriyo.

Ekwilibriyo ang tawag hindi matatag, kung, na may bahagyang pag-aalis ng katawan mula sa posisyon ng balanse, ang resulta ng mga puwersa na inilapat dito ay hindi zero at nakadirekta mula sa posisyon ng ekwilibriyo.

Ekwilibriyo ang tawag walang pakialam, kung, na may maliliit na displacements ng katawan mula sa orihinal na posisyon, ang resulta ng mga puwersa na inilapat sa katawan ay nananatiling katumbas ng zero.

Sentro ng grabidad

Sentro ng grabidad ay ang punto kung saan ang resulta ng gravity ay dumadaan para sa anumang posisyon ng katawan.

Ang ikatlong batas ni Newton

Ang mga katawan ay kumikilos sa isa't isa na may pwersa sa parehong tuwid na linya, pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon. Ang mga puwersang ito ay may parehong pisikal na katangian; ang mga ito ay inilalapat sa iba't ibang mga katawan at samakatuwid ay hindi nagbabayad sa bawat isa.

Nababanat na puwersa. Batas ni Hooke

Nababanat na puwersa ay nangyayari bilang isang resulta ng pagpapapangit ng katawan at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pagpapapangit.

Para sa mga maliliit na deformation kumpara sa laki ng mga katawan, ang nababanat na puwersa ay direktang proporsyonal sa laki ng ganap na pagpapapangit ng katawan. Sa projection papunta sa direksyon ng pagpapapangit, ang nababanat na puwersa ay katumbas ng

,
kung saan ang x ay ang absolute deformation, ang k ay ang stiffness coefficient.

Ang batas na ito ay itinatag ng eksperimento ng Ingles na siyentipiko na si Robert Hooke at tinawag na batas ni Hooke:

Ang nababanat na puwersa na lumitaw sa panahon ng pagpapapangit ng isang katawan ay proporsyonal sa pagpahaba ng katawan at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng paggalaw ng mga particle ng katawan sa panahon ng pagpapapangit.

Ang proportionality coefficient sa batas ni Hooke ay tinatawag na rigidity ng katawan. Depende ito sa hugis at sukat ng katawan at sa materyal na kung saan ito ginawa (bumababa sa pagtaas ng haba at sa pagbaba ng cross-sectional area - tingnan ang Molecular Physics).

Sa C, ang katigasan ay ipinahayag bilang newton bawat metro:
.

Ang isang nababanat na puwersa ay nagsisikap na ibalik ang hugis ng isang katawan na sumailalim sa pagpapapangit at inilalapat sa katawan na nagiging sanhi ng pagpapapangit na ito.

Ang likas na katangian ng nababanat na puwersa ay electromagnetic, dahil ang nababanat na puwersa ay lumitaw bilang isang resulta ng pagnanais ng mga puwersang electromagnetic na kumikilos sa pagitan ng mga atomo ng isang sangkap na ibalik ang mga atomo ng sangkap sa kanilang orihinal na posisyon kapag ang kanilang kamag-anak na posisyon ay nagbabago bilang resulta ng pagpapapangit.

Nababanat na reaksyon ng suporta, thread, suspensyon– passive force, palaging kumikilos patayo sa ibabaw ng suporta.

Pwersa ng friction. Sliding friction coefficient

Pwersa ng friction nangyayari kapag ang mga ibabaw ng dalawang katawan ay nagdikit at palaging pinipigilan ang kanilang magkaparehong paggalaw.

Ang puwersa na lumitaw sa hangganan ng pakikipag-ugnay ng mga katawan sa kawalan ng kamag-anak na paggalaw ay tinatawag static friction force. Ang static friction force ay isang nababanat na puwersa; ito ay katumbas ng modulus sa panlabas na puwersa na nakadirekta nang tangential sa ibabaw ng contact ng mga katawan, at kabaligtaran sa direksyon.

Kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa ibabaw ng isa pa, sliding friction force.

Ang friction force ay isang electromagnetic na kalikasan, dahil lumitaw dahil sa pagkakaroon ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula at mga atomo ng pakikipag-ugnay sa mga katawan - mga puwersang electromagnetic.

Ang puwersa ng sliding friction ay direktang proporsyonal sa puwersa ng normal na presyon (o ang nababanat na reaksyon ng suporta) at hindi nakasalalay sa ibabaw na lugar ng contact sa pagitan ng mga katawan (batas ng Coulomb):

, kung saan ang  ay ang friction coefficient.

Ang friction coefficient ay nakasalalay sa topograpiya sa ibabaw at palaging mas mababa sa isa: "mas madaling ilipat kaysa mapunit."

Gravitational forces. Ang batas ng unibersal na grabitasyon.
Grabidad

Ayon sa mga batas ni Newton, ang isang katawan ay maaaring gumalaw nang may bilis lamang sa ilalim ng impluwensya ng puwersa. kasi Ang mga bumabagsak na katawan ay gumagalaw na may acceleration na nakadirekta pababa, pagkatapos ay kikilos sila ng puwersa ng gravity patungo sa Earth. Ngunit hindi lamang ang Earth ang may ari-arian na kumikilos sa lahat ng mga katawan na may puwersa ng grabidad. Iminungkahi ni Isaac Newton na mayroong mga puwersa ng gravitational sa pagitan ng lahat ng mga katawan. Ang mga puwersang ito ay tinatawag pwersa ng unibersal na grabidad o gravitational pwersa.

Ang pagpapalawak ng itinatag na mga pattern - ang pag-asa ng puwersa ng pagkahumaling ng mga katawan sa Earth sa mga distansya sa pagitan ng mga katawan at sa masa ng mga nakikipag-ugnay na katawan, na nakuha bilang isang resulta ng mga obserbasyon - natuklasan ni Newton noong 1682. batas ng unibersal na grabitasyon: Ang lahat ng mga katawan ay umaakit sa isa't isa, ang puwersa ng unibersal na grabitasyon ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga masa ng mga katawan at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila:

.

Ang mga vector ng unibersal na puwersa ng gravitational ay nakadirekta sa tuwid na linya na nagkokonekta sa mga katawan. Ang proportionality factor G ay tinatawag gravitational constant (unibersal na gravity constant) at katumbas ng

.

Grabidad Ang gravitational force na kumikilos sa lahat ng mga katawan mula sa Earth ay tinatawag na:

.

Hayaan
ay ang masa ng Earth, at
- radius ng Earth. Isaalang-alang natin ang pag-asa ng acceleration ng free fall sa taas ng pagtaas sa ibabaw ng Earth:

Timbang ng katawan. Kawalan ng timbang

Timbang ng katawan - ang puwersa kung saan ang isang katawan ay nagdiin sa isang suporta o suspensyon dahil sa pagkahumaling ng katawan na ito sa lupa. Ang bigat ng katawan ay inilapat sa suporta (suspensyon). Ang dami ng timbang ng katawan ay depende sa kung paano gumagalaw ang katawan na may suporta (suspensyon).

Timbang ng katawan, i.e. ang puwersa kung saan kumikilos ang katawan sa suporta at ang nababanat na puwersa kung saan kumikilos ang suporta sa katawan, alinsunod sa ikatlong batas ni Newton, ay pantay sa ganap na halaga at kabaligtaran ng direksyon.

Kung ang isang katawan ay nakapahinga sa isang pahalang na suporta o gumagalaw nang pantay, tanging ang gravity at ang nababanat na puwersa mula sa suporta ay kumikilos dito, samakatuwid ang bigat ng katawan ay katumbas ng gravity (ngunit ang mga puwersang ito ay inilalapat sa iba't ibang mga katawan):

.

Sa pinabilis na paggalaw, ang bigat ng katawan ay hindi magiging katumbas ng puwersa ng grabidad. Isaalang-alang natin ang paggalaw ng isang katawan ng mass m sa ilalim ng impluwensya ng gravity at elasticity na may acceleration. Ayon sa 2nd law ni Newton:

Kung ang acceleration ng isang katawan ay nakadirekta pababa, kung gayon ang bigat ng katawan ay mas mababa kaysa sa puwersa ng grabidad; kung ang acceleration ng isang katawan ay nakadirekta paitaas, kung gayon ang lahat ng mga katawan ay mas malaki kaysa sa puwersa ng grabidad.

Ang pagtaas sa timbang ng katawan na dulot ng pinabilis na paggalaw ng isang suporta o suspensyon ay tinatawag labis na karga.

Kung ang isang katawan ay malayang bumagsak, pagkatapos ay mula sa formula * ito ay sumusunod na ang bigat ng katawan ay zero. Ang pagkawala ng timbang kapag ang suporta ay gumagalaw sa pagbilis ng libreng pagkahulog ay tinatawag kawalan ng timbang.

Ang estado ng kawalan ng timbang ay sinusunod sa isang eroplano o spacecraft kapag ito ay gumagalaw nang may acceleration ng gravity, anuman ang bilis ng paggalaw nito. Sa labas ng kapaligiran ng Earth, kapag ang mga jet engine ay pinatay, tanging ang puwersa ng unibersal na gravity ang kumikilos sa spacecraft. Sa ilalim ng impluwensya ng puwersang ito, ang sasakyang pangkalawakan at lahat ng mga katawan sa loob nito ay gumagalaw nang may parehong bilis; samakatuwid, ang kababalaghan ng kawalan ng timbang ay sinusunod sa barko.

Ang paggalaw ng isang katawan sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Ang paggalaw ng mga artipisyal na satellite. Unang bilis ng pagtakas

Kung ang modulus ng displacement ng katawan ay mas mababa kaysa sa distansya sa gitna ng Earth, kung gayon ang puwersa ng unibersal na grabidad sa panahon ng paggalaw ay maaaring ituring na pare-pareho, at ang paggalaw ng katawan ay pantay na pinabilis. Ang pinakasimpleng kaso ng paggalaw ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng grabidad ay ang libreng pagkahulog na may zero na paunang bilis. Sa kasong ito, ang katawan ay gumagalaw na may libreng pagbagsak ng acceleration patungo sa gitna ng Earth. Kung mayroong isang paunang bilis na hindi nakadirekta nang patayo, pagkatapos ay gumagalaw ang katawan sa isang hubog na landas (parabola, kung hindi isinasaalang-alang ang paglaban ng hangin).

Sa isang tiyak na paunang bilis, ang isang katawan na itinapon nang tangential sa ibabaw ng Earth, sa ilalim ng impluwensya ng gravity sa kawalan ng isang kapaligiran, ay maaaring gumalaw sa isang bilog sa paligid ng Earth nang hindi nahuhulog dito o lumalayo mula dito. Ang bilis na ito ay tinatawag unang bilis ng pagtakas, at ang isang katawan na gumagalaw sa ganitong paraan ay artificial earth satellite (AES).

Alamin natin ang unang bilis ng pagtakas para sa Earth. Kung ang isang katawan, sa ilalim ng impluwensya ng gravity, ay gumagalaw sa paligid ng Earth nang pantay sa isang bilog, kung gayon ang acceleration ng gravity ay ang centripetal acceleration nito:

.

Kaya ang unang bilis ng pagtakas ay katumbas ng

.

Ang unang bilis ng pagtakas para sa anumang celestial body ay tinutukoy sa parehong paraan. Ang acceleration ng gravity sa layo na R mula sa gitna ng isang celestial body ay matatagpuan gamit ang pangalawang batas ni Newton at ang batas ng unibersal na grabitasyon:

.

Dahil dito, ang unang bilis ng pagtakas sa layo na R mula sa gitna ng isang celestial body na may mass M ay katumbas ng

.

Upang ilunsad ang isang artipisyal na satellite sa low-Earth orbit, kailangan muna itong alisin sa atmospera. Samakatuwid, ang mga sasakyang pangkalawakan ay inilunsad nang patayo. Sa taas na 200 - 300 km mula sa ibabaw ng Earth, kung saan bihira ang atmospera at halos walang epekto sa paggalaw ng satellite, lumiliko ang rocket at ibinibigay sa satellite ang unang bilis ng pagtakas nito sa direksyong patayo sa patayo. .

Mga batas sa konserbasyon sa mekanika

Salpok ng katawan

Ayon sa 2nd law ni Newton, ang pagbabago sa bilis ng isang katawan ay posible lamang bilang resulta ng pakikipag-ugnayan nito sa ibang mga katawan, i.e. sa ilalim ng impluwensya ng puwersa. Hayaang ang isang katawan ng mass m ay kumilos sa pamamagitan ng isang puwersa F sa panahon ng t at ang bilis ng paggalaw nito ay nagbabago mula v o hanggang v. Pagkatapos, batay sa 2nd law ni Newton:

.

Magnitude
tinawag salpok ng puwersa. Ang force impulse ay isang vector na pisikal na dami na katumbas ng produkto ng puwersa at ang oras ng pagkilos nito. Ang direksyon ng puwersang salpok ay tumutugma sa direksyon ng puwersa.

.

– salpok ng katawan (dami ng paggalaw)– pisikal na dami ng vector na katumbas ng produkto ng masa ng isang katawan at ang bilis nito. Ang direksyon ng momentum ng katawan ay tumutugma sa direksyon ng bilis.

Ang salpok ng puwersang kumikilos sa katawan ay katumbas ng pagbabago sa momentum ng katawan.

Batas ng konserbasyon ng momentum

Alamin natin kung paano nagbabago ang mga impulses ng dalawang katawan sa panahon ng kanilang pakikipag-ugnayan. Tukuyin natin ang mga bilis ng mga katawan na may masa m 1 at m 2 bago ang interaksyon At , at pagkatapos ng pakikipag-ugnayan – sa pamamagitan ng At .

Ayon sa ika-3 batas ni Newton, ang mga puwersang kumikilos sa mga katawan sa panahon ng kanilang pakikipag-ugnayan ay pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon; samakatuwid, ang mula ay maaaring tukuyin ng F at –F. Pagkatapos:

Kaya, ang kabuuan ng vector ng momenta ng dalawang katawan bago ang pakikipag-ugnayan ay katumbas ng kabuuan ng vector ng kanilang momenta pagkatapos ng pakikipag-ugnayan.

Ipinakikita ng mga eksperimento na sa anumang sistema ng mga katawan na nakikipag-ugnayan sa isa't isa, sa kawalan ng mga puwersa mula sa ibang mga katawan na hindi kasama sa sistema, - sa isang saradong sistema– ang geometric na kabuuan ng momenta ng mga katawan ay nananatiling pare-pareho. Ang momentum ng isang saradong sistema ng mga katawan ay isang pare-parehong dami - ang batas ng konserbasyon ng momentum (L.S.I.).

Pagpapaandar ng jet

Sa isang jet engine, ang pagkasunog ng gasolina ay gumagawa ng mga gas na pinainit sa isang mataas na temperatura, na inilalabas mula sa nozzle ng engine. Ang makina at ang mga gas na inilalabas nito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Batay sa w.s.i. sa kawalan ng mga panlabas na puwersa, ang kabuuan ng mga momentum vectors ng mga nakikipag-ugnayan na katawan ay nananatiling pare-pareho. Bago magsimulang gumana ang makina, ang momentum ng makina at gasolina ay zero, samakatuwid, pagkatapos na i-on ang makina, ang kabuuan ng mga vectors ng rocket momentum at ang momentum ng mga maubos na gas ay zero:

.

Naaangkop ang formula na ito upang kalkulahin ang bilis ng isang makina na napapailalim sa bahagyang pagbabago sa masa nito bilang resulta ng pagkasunog ng gasolina.

Ang jet engine ay may kahanga-hangang katangian: hindi nito kailangan ng lupa, tubig, o hangin para gumalaw, dahil... gumagalaw ito bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa mga gas na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng gasolina. Samakatuwid, ang isang jet engine ay maaaring lumipat sa walang hangin na espasyo.

Gawaing mekanikal

Gawaing mekanikal ay isang scalar na pisikal na dami na katumbas ng produkto ng force modulus sa pamamagitan ng displacement modulus ng punto ng aplikasyon ng puwersa at ng cosine ng anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa at direksyon ng paggalaw (ang scalar product ng puwersa vectors at ang punto ng pag-aalis nito):

.

Ang trabaho ay sinusukat sa Joules. Ang 1 Joule ay ang gawaing ginawa ng puwersa ng 1 N kapag ang punto ng aplikasyon nito ay gumagalaw ng 1 m sa direksyon ng puwersa:

.

Ang trabaho ay maaaring positibo, negatibo, katumbas ng zero:

 = 0  A = FS > 0;

0 <  < 90  A > 0;

 = 90  A = 0;

90<  < 180 A < 0;

 = 180  A = –FS< 0.

Ang puwersang kumikilos patayo sa displacement ay hindi gumagana.

kapangyarihan

kapangyarihan ay ang gawaing ginawa bawat yunit ng oras:

- average na kapangyarihan.

. Ang 1 Watt ay ang kapangyarihan kung saan ang 1 J ng trabaho ay ginagawa sa loob ng 1 s.

Instant Power:

.

Kinetic energy

Magtatag tayo ng koneksyon sa pagitan ng gawain ng patuloy na puwersa at pagbabago sa bilis ng isang katawan. Isaalang-alang natin ang kaso kapag ang isang pare-parehong puwersa ay kumikilos sa isang katawan at ang direksyon ng puwersa ay tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng katawan:

. *

Ang isang pisikal na dami na katumbas ng kalahati ng produkto ng masa ng isang katawan at ang bilis nito ay tinatawag kinetic energy katawan:

.

Pagkatapos mula sa formula *:
– theorem tungkol sa kinetic energy: Ang pagbabago sa kinetic energy ng isang katawan ay katumbas ng gawain ng lahat ng pwersang kumikilos sa katawan.

Ang kinetic energy ay palaging positibo, i.e. depende sa pagpili ng reference system.

Konklusyon: sa pisika, ang ganap na halaga ng enerhiya sa pangkalahatan, at ang kinetic na enerhiya sa partikular, ay walang kahulugan. Maaari lamang nating pag-usapan ang pagkakaiba sa enerhiya o pagbabago sa enerhiya.

Ang enerhiya ay ang kakayahan ng katawan na gumawa ng trabaho. Ang trabaho ay isang sukatan ng pagbabago sa enerhiya.

Potensyal na enerhiya

Potensyal na enerhiya– ito ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan, depende sa kanilang kamag-anak na posisyon.

Trabaho ng gravity (potensyal na enerhiya ng isang katawan sa isang gravity field)

Kung ang katawan ay gumagalaw paitaas, ang gawaing ginawa ng gravity ay negatibo; pababa – positibo.

Ang gawain ng gravity ay hindi nakasalalay sa tilapon ng katawan, ngunit nakasalalay lamang sa pagkakaiba sa taas (sa pagbabago sa posisyon ng katawan sa itaas ng ibabaw ng lupa).

Ang gawaing ginawa ng gravity sa isang closed loop ay zero.

Ang mga puwersa na ang trabaho sa isang closed loop ay zero ay tinatawag potensyal (konserbatibo). Sa mekanika, ang puwersa ng grabidad at nababanat na puwersa ay potensyal (sa electrodynamics - ang puwersa ng Coulomb), hindi potensyal - ang puwersa ng friction (sa electrodynamics - ang Ampere, Lorentz force).

Potensyal na enerhiya ng isang katawan sa isang gravity field:
.

Ang gawaing ginawa ng isang potensyal na puwersa ay palaging katumbas ng pagkawala ng potensyal na enerhiya:

.

Trabaho ng nababanat na puwersa (potensyal na enerhiya ng isang elasticly deformed na katawan)

/* Kung nagbabago ang ilang pisikal na dami ayon sa isang linear na batas, ang average na halaga nito ay katumbas ng kalahati ng kabuuan ng mga inisyal at panghuling halaga - F y */

Potensyal na enerhiya ng isang elasticly deformed body:
.

Batas ng konserbasyon ng kabuuang mekanikal na enerhiya

Kabuuang mekanikal na enerhiya– ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng lahat ng mga katawan na kasama sa system:

.

Ayon sa kinetic energy theorem, ang gawain ng lahat ng pwersa na kumikilos sa lahat ng katawan. Kung ang lahat ng pwersa sa system ay potensyal, ang sumusunod na pahayag ay totoo: . Kaya naman:

Ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng isang saradong sistema ay isang pare-parehong halaga (kung ang mga potensyal na pwersa lamang ang kumikilos sa system).

Kung mayroong mga puwersa ng friction sa system, maaaring mailapat ang sumusunod na pamamaraan: itinalaga namin ang puwersa ng friction sa isang panlabas na puwersa at inilalapat ang batas ng pagbabago sa kabuuang mekanikal na enerhiya:

.

Ang gawaing ginawa ng isang panlabas na puwersa ay katumbas ng pagbabago sa kabuuang mekanikal na enerhiya ng system.

Mga likido at gas

Presyon

Presyon ay isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng puwersa ng normal na presyon na kumikilos sa bawat unit area:

.

Ang normal na puwersa ng presyon ay palaging kumikilos nang patayo sa ibabaw.

.

Ang 1 Pascal ay ang presyon na nagagawa ng puwersa ng 1 N sa ibabaw na lugar na 1 m2 patayo dito. Sa pagsasagawa, ginagamit din ang mga non-systemic pressure unit:

Batas ni Pascal para sa mga likido at gas

Ang presyon na ginawa sa likido ay ipinadala dito sa lahat ng direksyon nang pantay. Ang presyon ay hindi nakasalalay sa direksyon.

Presyon ng hydrostatic Ang bigat ng isang haligi ng likido sa bawat yunit ng lugar ay tinatawag na:

.

Ang likido ay nagbibigay ng presyon na ito sa ilalim at mga dingding ng sisidlan sa lalim h.

Mga sasakyang pangkomunikasyon

Ang pagkakapantay-pantay ng mga presyon ng likido sa parehong taas ay humahantong sa ang katunayan na sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis ang mga libreng ibabaw ng isang homogenous na likido sa pamamahinga ay nasa parehong antas (kung ang impluwensya ng mga puwersa ng capillary ay bale-wala).

Kung ang mga likido na may iba't ibang densidad ay ibinubuhos sa mga sasakyang pang-komunikasyon, kung gayon kung ang mga presyon ay pantay, ang taas ng haligi ng likido na may mas mababang density ay mas malaki kaysa sa taas ng haligi ng likido na may mas mataas na density, kasi Sa parehong altitude ang presyon ay pareho.

Ang prinsipyo ng isang hydraulic press

Ang mga pangunahing bahagi ng isang hydraulic press ay dalawang cylinders na may mga piston. Sa ilalim ng mga cylinder mayroong isang bahagyang compressible na likido; ang mga cylinder ay konektado sa pamamagitan ng isang tubo kung saan ang likido ay maaaring dumaloy.

Kapag kumikilos ang puwersa F 1 sa piston, ang ilang presyon ay nalilikha sa isang makitid na silindro. Ayon sa batas ni Pascal, ang parehong presyon ay nilikha sa loob ng likido sa pangalawang silindro, i.e.

.

Ang isang hydraulic press ay nagbibigay ng pakinabang nang maraming beses hangga't ang lugar ng mas malaking piston nito ay mas malaki kaysa sa lugar ng maliit na piston.

Ang hydraulic press ay ginagamit sa mga jacks at brake system.

Presyon ng atmospera. Pagbabago sa presyon ng atmospera
may taas

Sa ilalim ng impluwensya ng gravity, ang mga itaas na patong ng hangin sa atmospera ng daigdig ay dumidiin sa mga nakapailalim na patong. Ang presyur na ito, ayon sa batas ni Pascal, ay ipinapadala sa lahat ng direksyon. Ang pinakamataas na halaga ay ang presyon, tinatawag atmospera, ay may malapit sa ibabaw ng Earth.

Sa isang mercury barometer, ang bigat ng isang column ng mercury bawat unit area (hydrostatic pressure ng mercury) ay balanse ng bigat ng isang column ng atmospheric air bawat unit area - atmospheric pressure (tingnan ang figure).

Sa pagtaas ng altitude sa ibabaw ng antas ng dagat, bumababa ang presyon ng atmospera (tingnan ang graph).

Archimedean force para sa mga likido at gas. Mga kondisyon sa paglalayag

Ang isang katawan na nakalubog sa isang likido o gas ay ginagampanan ng isang buoyant na puwersa na nakadirekta patayo pataas at katumbas ng bigat ng likido (gas) na kinuha sa dami ng nakalubog na katawan.

Ang pagbabalangkas ni Archimedes: ang isang katawan ay nawawalan ng eksaktong timbang sa isang likido gaya ng bigat ng inilipat na likido.

.

Ang puwersa ng pag-aalis ay inilalapat sa geometric na sentro ng katawan (para sa mga homogenous na katawan - sa gitna ng grabidad).

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng terrestrial, ang isang katawan na matatagpuan sa isang likido o gas ay napapailalim sa dalawang pwersa: gravity at ang Archimedean force. Kung ang puwersa ng grabidad ay mas malaki sa magnitude kaysa sa puwersa ng Archimedean, ang katawan ay lumulubog.

Kung ang modulus of gravity ay katumbas ng modulus ng Archimedean force, kung gayon ang katawan ay maaaring nasa equilibrium sa anumang lalim.

Kung ang puwersa ng Archimedean ay mas malaki sa magnitude kaysa sa puwersa ng grabidad, ang katawan ay lumulutang. Ang lumulutang na katawan ay bahagyang nakausli sa ibabaw ng ibabaw ng likido; ang dami ng nakalubog na bahagi ng katawan ay tulad na ang bigat ng inilipat na likido ay katumbas ng bigat ng lumulutang na katawan.

Ang puwersa ng archimedean ay mas malaki kaysa sa gravity kung ang density ng likido ay mas malaki kaysa sa density ng nakalubog na katawan, at kabaliktaran.

Mechanics ay isa sa mga seksyon mga pisiko. Sa ilalim mekanika karaniwang nauunawaan ang mga klasikal na mekanika. Ang mekanika ay isang agham na nag-aaral sa paggalaw ng mga katawan at ang mga interaksyon na nagaganap sa pagitan nila.

Sa partikular, ang bawat katawan sa anumang sandali ng oras ay sumasakop sa isang tiyak na posisyon sa espasyo na may kaugnayan sa iba pang mga katawan. Kung sa paglipas ng panahon ang isang katawan ay nagbabago ng posisyon nito sa kalawakan, kung gayon ang katawan ay sinasabing gumagalaw, na gumaganap ng mekanikal na paggalaw.

Kilusang mekanikal ay tinatawag na pagbabago sa relatibong posisyon ng mga katawan sa espasyo sa paglipas ng panahon.

Ang pangunahing gawain ng mekanika- pagpapasiya ng posisyon ng katawan sa anumang oras. Upang gawin ito, kailangan mong maipahiwatig nang maikli at tumpak kung paano gumagalaw ang isang katawan, kung paano nagbabago ang posisyon nito sa paglipas ng panahon sa isang partikular na paggalaw. Sa madaling salita, maghanap ng isang matematikal na paglalarawan ng kilusan, ibig sabihin, magtatag ng mga koneksyon sa pagitan ng mga dami na nagpapakilala sa mekanikal na paggalaw.

Kapag pinag-aaralan ang paggalaw ng mga materyal na katawan, ang mga konsepto tulad ng:

• materyal na punto- isang katawan na ang mga sukat sa ilalim ng mga kondisyon ng paggalaw ay maaaring mapabayaan. Ginagamit ang konseptong ito sa paggalaw ng pagsasalin, o kapag sa paggalaw na pinag-aaralan ang pag-ikot ng katawan sa paligid ng sentro ng masa nito ay maaaring mapabayaan,
• ganap na matigas na katawan- isang katawan na ang distansya sa pagitan ng alinmang dalawang punto ay hindi nagbabago. Ang konsepto ay ginagamit kapag ang pagpapapangit ng katawan ay maaaring napapabayaan.
• patuloy na variable na kapaligiran- ang konsepto ay naaangkop kapag ang molekular na istraktura ng katawan ay maaaring mapabayaan. Ginagamit sa pag-aaral ng paggalaw ng mga likido, gas, at mga deformable na solid.

Mga klasikal na mekanika batay sa prinsipyo ng relativity ni Galileo at mga batas ni Newton. Samakatuwid, ito ay tinatawag ding - Mekanika ng Newtonian .

Pinag-aaralan ng mekanika ang paggalaw ng mga materyal na katawan, mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga materyal na katawan, ang mga pangkalahatang batas ng mga pagbabago sa mga posisyon ng mga katawan sa paglipas ng panahon, pati na rin ang mga dahilan na nagiging sanhi ng mga pagbabagong ito.

Ang mga pangkalahatang batas ng mekanika ay nagpapahiwatig na ang mga ito ay wasto kapag pinag-aaralan ang paggalaw at pakikipag-ugnayan ng anumang materyal na katawan (maliban sa elementarya na mga particle) mula sa mga mikroskopikong laki hanggang sa mga bagay na pang-astronomiya.

Kasama sa mekanika ang mga sumusunod na seksyon:

• kinematika(pinag-aaralan ang geometric na pag-aari ng paggalaw ng mga katawan nang walang mga dahilan na naging sanhi ng paggalaw na ito),
• dynamics(pinag-aaralan ang paggalaw ng mga katawan na isinasaalang-alang ang mga dahilan na naging sanhi ng paggalaw na ito),
• statics(pinag-aaralan ang balanse ng mga katawan sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa).

Dapat tandaan na ito ay hindi lahat ng mga seksyon na kasama sa mekanika, ngunit ito ang mga pangunahing seksyon na pinag-aaralan sa kurikulum ng paaralan. Bilang karagdagan sa mga seksyon na nabanggit sa itaas, mayroong ilang mga seksyon na parehong may independiyenteng kahalagahan at malapit na nauugnay sa isa't isa at sa mga ipinahiwatig na mga seksyon.

Halimbawa:

• continuum mechanics (kabilang ang hydrodynamics, aerodynamics, gas dynamics, theory of elasticity, theory of plasticity);
• quantum mechanics;
• mekanika ng mga makina at mekanismo;
• teorya ng mga oscillation;
• mekanika ng mass variable;
• teorya ng epekto;
• at iba pa.

Ang hitsura ng mga karagdagang seksyon ay nauugnay kapwa sa paglampas sa mga limitasyon ng kakayahang magamit ng mga klasikal na mekanika (quantum mechanics) at sa isang detalyadong pag-aaral ng mga phenomena na nangyayari sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan (halimbawa, ang teorya ng pagkalastiko, ang teorya ng epekto ).

Ngunit sa kabila nito, hindi nawawala ang kahalagahan ng klasikal na mekanika. Ito ay sapat na upang ilarawan ang isang malawak na hanay ng mga nakikitang kababalaghan nang hindi nangangailangan na gumamit ng mga espesyal na teorya. Sa kabilang banda, ito ay madaling maunawaan at lumilikha ng batayan para sa iba pang mga teorya.

- (Greek na mekaniko, mula sa makina ng makina). Bahagi ng inilapat na matematika, ang agham ng puwersa at paglaban sa mga makina; ang sining ng paggamit ng puwersa sa pagkilos at paggawa ng mga makina. Diksyunaryo ng mga banyagang salita na kasama sa wikang Ruso. Chudinov A.N., 1910. MECHANICS... ... Diksyunaryo ng mga banyagang salita ng wikang Ruso

MEKANIKA- (mula sa Greek mechanike (techne) ang agham ng mga makina, ang sining ng paggawa ng mga makina), ang agham ng mekanika. kilusan. katawan at ang mga interaksyong nagaganap sa pagitan nila. Sa ilalim ng mekanikal Ang paggalaw ay nauunawaan bilang isang pagbabago sa relatibong posisyon ng mga katawan sa paglipas ng panahon o ... Pisikal na encyclopedia

MEKANIKA- (mula sa Greek mechane machine), ang agham ng paggalaw. Hanggang sa ika-17 siglo, ang kaalaman sa lugar na ito ay halos limitado sa mga empirikal na obserbasyon, kadalasang mali. Noong ika-17 siglo, ang mga katangian ng paggalaw ay nagsimulang makuha sa matematika mula sa ilang pangunahing mga prinsipyo sa unang pagkakataon.… … Great Medical Encyclopedia

MEKANIKA- MECHANICS, mechanics, marami pang iba. hindi, babae (Griyegong mekaniko). 1. Kagawaran ng pisika, ang pag-aaral ng paggalaw at pwersa. Teoretikal at inilapat na mekanika. 2. Nakatago, kumplikadong aparato, background, kakanyahan ng isang bagay (kolokyal). Mapanlinlang na mekanika. "Siya nga, sabi nga nila... Ushakov's Explanatory Dictionary

MEKANIKA- MECHANICS, isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mga katangian ng mga katawan (SUBSTANCES) sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang inilapat sa kanila. Nahahati sa mechanics ng solids at mechanics ng fluids. Ang isa pang seksyon, statics, ay nag-aaral ng mga katangian ng mga katawan sa pahinga, at DYNAMICS ang paggalaw ng mga katawan. Statically...... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

Mechanics- Ang agham ng mekanikal na paggalaw at mekanikal na pakikipag-ugnayan ng mga materyal na katawan. [Koleksyon ng mga inirerekomendang termino. Isyu 102. Theoretical mechanics. Academy of Sciences ng USSR. Komite ng Scientific at Technical Terminology. 1984] Mga paksang teoretikal... ... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

MEKANIKA Makabagong encyclopedia

MEKANIKA- (mula sa Greek mechanike ang sining ng paggawa ng mga makina) ang agham ng mekanikal na paggalaw ng mga materyal na katawan (i.e., nagbabago sa paglipas ng panahon sa relatibong posisyon ng mga katawan o ang kanilang mga bahagi sa kalawakan) at ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan nila. Batay sa klasikal na mekanika... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

MEKANIKA- MECHANICS, at, kababaihan. 1. Ang agham ng paggalaw sa kalawakan at ang mga puwersang sanhi ng paggalaw na ito. Theoretical m. 2. Sangay ng teknolohiya na tumatalakay sa aplikasyon ng doktrina ng paggalaw at pwersa sa solusyon ng mga praktikal na problema. Stroitelnaya metro station. Applied metro station... ... Ozhegov's Explanatory Dictionary

Mechanics- agham ng paggalaw. Kapag nag-aaral ng paggalaw, dapat ding pag-aralan ng mga mekaniko ang mga sanhi na gumagawa at nagbabago ng mga paggalaw, na tinatawag na pwersa; maaaring balansehin ng mga puwersa ang isa't isa, at ang ekwilibriyo ay maituturing na isang espesyal na kaso ng paggalaw.... ... Encyclopedia ng Brockhaus at Efron

Mechanics- [mula sa Greek mechanike (techne) ang sining ng paggawa ng mga makina], isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mekanikal na paggalaw ng solid, likido at gas na mga katawan ng materyal at ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito. Sa tinatawag na classical mechanics (o simpleng... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary

Mga libro

• Mechanics, V. A. Aleshkevich, L. G. Dedenko, V. A. Karavaev, Ang aklat-aralin ay ang unang bahagi ng serye ng "kurso sa Unibersidad sa pangkalahatang pisika", na nilayon para sa mga mag-aaral ng mga pisikal na specialty sa mga unibersidad. 0 ang natatanging tampok nito ay… Kategorya: Mechanics Serye: Unibersidad na kurso ng pangkalahatang pisika Publisher: FIZMATLIT, Bumili sa halagang 1181 kuskusin.
• Mechanics, Karl Picholl, Sa pang-araw-araw na buhay, napapalibutan tayo hindi lamang ng malaking bilang ng mga makina, kundi pati na rin ng maraming istruktura tulad ng mga kalsada, gusali at tulay. Upang mabuo ang lahat ng ito, ito ay kinakailangan... Kategorya: