Силы в природе упругость трение сила тяжести Закон

Силы в природе: упругость, трение, сила тяжести. Закон всемирного тяготения. Невесомость.

1. СИЛА УПРУГОСТИ Сила упругости - сила, возникающая в результате деформации тел. Закон Гука: При малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна деформации k называется жесткостью; • знак «минус» указывает, что сила упругости направлена противоположно деформации тела; • [k]=1 Н/м. •

Виды силы упругости Сила натяжения Сила реакции опоры

Виды динамометров

Определите жесткость пружины к = 20 Н/ 0, 04 м = 500 Н/ м

1 2 В какой пружине больше коэффициент жесткости? Чему они равны? Ответ: к 1 >к 2; к 1 = 2000 Н/кг, к 2 = 500 Н/кг

2. Сила трения - сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направлена против движения.

Виды трения • трение покоя • трение скольжения • трение качения

Причина возникновения сил трения Межмолекулярное притяжение Шероховатость поверхности

Виды трения Сила трения покоя - сила, действующая на тело со стороны соприкасающегося с ним другого тела вдоль поверхности соприкосновения тел, если тела покоятся относительно друга. Сила трения скольжения - сила трения, возникающая при относительном движении соприкасающихся тел и направленная против скорости их относительного движения. Fтр. =µN Сила трения качения возникает при условии, когда одно тело катится по поверхности другого. Fтр. качения<< Fтр. скольжения

3. Закон всемирного тяготения

Из истории развития представлений о мире. • Аристотель (384 – 322 до н. э. ) Земля – центр мира, а причиной движения – Перводвигатель. • Аристарх Самосский (310 – 250 до н. э. ) Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца. • Птолемей (150 н. э. ) Система движения планет, которая была основой астрономии до 16 века.

Из истории развития представлений о мире. Николай Коперник (1473 -1543) польский астроном Гелиоцентрическая система мира. Земля – рядовая планета. Джордано Бруно (1548 -1600) итальянский философ Солнце – рядовая звезда. Вселенная бесконечна.

Из истории развития представлений о мире. Тихо Браге (1546 -1601) датский астроном Накопил эмпирические данные о планетах… Иоганн Кеплер (1571 -1630) • • • немецкий астроном Первый закон Кеплера. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера (закон равных площадей). Радиусвектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. Третий закон Кеплера. Кубы больших полуосей эллиптических орбит планет движущихся вокруг Солнца пропорциональны квадратам периодов их обращений.

Из истории развития представлений о мире. Галилео Галилей (1564 -1642) • • • Итальянский ученый Основной принцип механики. g = const. Построил телескоп Открыл горы на Луне, 4 спутника Юпитера, фазы у Венеры, движущиеся пятна на Солнце Увидел, что Млечный Путь состоит из множества малых звезд, Христиан Гюйгенс Голландский ученый Закон центростремительной силы (1674)

Из истории развития представлений о мире. Роберт Гук английский ученый Устройство мира раскрыто, но причины движения планет не назвал! Эдмунд Галлей английский астроном Как центростремительная сила должна изменятся при движении по круговой орбите в зависимости от расстояния? Исаак Ньютон «Силы, удерживающие Луну на ее орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю!»

Открытие закона всемирного тяготения. Исаак Ньютон (1643– 1727) английский математик, физик, механик и астроном, создатель классической механики Ньютон пытался найти физическое объяснение законам движения планет Кеплера и дать количественное выражение для гравитационных сил. Зная, как движутся планеты, Ньютон хотел определить, какие силы на них действуют. Такой путь носит название обратной задачи механики. Решение этой задачи и привело Ньютона к открытию закона всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения открыт в 1665 г Опубликован лишь в 1687 г. в «Математических началах натуральной философи

Открытие закона всемирного тяготения. О чем говорят законы Ньютона т. е. что следует из этих формулировок? Почему тела покоятся? Почему тела движутся с ускорением? Откуда берутся силы? Законы Ньютона позволили ему понять, что корнем всех явлений и основой движения являются силы.

Вывод закона всемирного тяготения. Для планеты движущейся вокруг Солнца по круговой орбите радиуса R • Согласно III закону Кеплера: • Центростремительное ускорение планеты по формуле Гюйгенса: • Объединив получим: • Согласно II закону Ньютона, сила сообщающая планете ускорение: • Для Солнца: • Учитывая IIIзакон Ньютона: • Получим: • Выполним преобразования и обозначим постоянную -G: • Подставим в выражение для силы действующей на планету: • Закон всемирного тяготения:

Закон всемирного тяготения. Характер взаимодействия: только притяжение! Силы тяготения - центральные силы!

Из закона всемирного тяготения. Рисунок иллюстрирует изменение силы тяготения, действующей на космонавта в космическом корабле при его удалении от Земли. Сила, с которой космонавт притягивается к Земле вблизи ее поверхности, принята равной 700 Н.

Гравитационная постоянная.

Гравитационная постоянная. Численное значение гравитационной постоянной G можно найти только из опыта! Английский физик Генри Кавендиш в 1798 году

Границы применимости закона. Закон применим: • • Для материальных точек. Для однородных шаров и для центральносимметричных шаров при любом расстоянии между ними. Для шара большого радиуса и тела произвольной формы, размеры которого пренебрежимо малы. Для тел любой формы, но при этом необходимо мысленно разбить на элементы и найти Fпритяжения

4. СИЛА ТЯЖЕСТИ – сила, с которой Земля притягивает к себе различные тела F = mg Приложена к центру тела, направлена к центру Земли, убывает при удалении от Земли. g = 9, 8 м/с²

5. ВЕС ТЕЛА – сила, с которой тело давит на опору или растягивает нить подвеса. Вес тела приложен к опоре (подвесу).

ВЕС ТЕЛА, ДВИЖУЩЕГОСЯ С УСКОРЕНИЕМ

СРАВНЕНИЕ СИЛ Сила тяжести Природа сил Сила упругости Вес тела Гравитационная Электоромагнитная Против деформации Различно Направление К центру Земли Точка приложения Центр масс тела Точки контакта с внешней силой Опора или подвес Зависит от массы тела и высоты над поверхностью механических свойств тела и деформации массы тела, ускорения, внешней среды Формула F = mg F = kx P = m(g±a)