Физика Лекция 6 Свободное падение 2

Физика Лекция № 6 Свободное падение. 2

Физика Вопросы: 1. Понятие свободного падения. 2. Ускорение свободного падения. 3. Формулы, описывающие свободное падение. 2

Физика 1. Понятие свободного падения Из повседневной жизни нам известно, что земное тяготение заставляет тела, лишенные опоры, падать на поверхность Земли. Например, груз, подвешенный на нити, висит неподвижно, но если перерезать нить, то он начинает падать вниз, постепенно увеличивая скорость. Мяч, брошенный вертикально вверх, сначала уменьшает скорость, на миг останавливается, а потом начинает падать вниз, увеличивая скорость. О каком виде движения идет речь в этих случаях? 2

Физика 2 Рассмотренное движение — прямолинейное ускоренное движение по вертикали, поскольку тела изменяют скорость своего движения Демонстрация 1. Два одинаковых листа бумаги одновременно бросить с одинаковой высоты. Они достигнут поверхности земли почти одновременно. Смять один из листов и снова одновременно бросить листы с одинаковой высоты. Смятый лист достигнет земли быстрее. Учитель предлагает учащимся объяснить опыт. Поскольку тела падают в воздухе, на них, кроме земного притяжения, влияет еще и сила сопротивления воздуха. Площадь смятого листа меньше, значит, на него действует меньшая сила сопротивления, и этот лист падает быстрее. Итак, сопротивление воздуха влияет на скорость падения тел, поэтому для изучения законов падения нужно изучать падение тел при отсутствии сопротивления воздуха.

Физика Демонстрация 2. Падение тел — перышка и дробинки — в трубке Ньютона в воздухе и вакууме. 2

Ускорение свободного падения Сравнение отношения перемещений и квадратов времени доказывает, что свободное падение является равноускоренным движением. Ускорение свободного падения обозначается символом g. Это векторная величина, которая всегда направлена вертикально вниз — к центру Земли, не зависит от массы падающих тел. Экспериментальным путем установлено, что среднее значение ускорения свободного падения g = 9, 8 м/с2 (для грубых расчетов g = 10 м/с2). Ускорение свободного падения зависит от географической широты местности, в которой оно определено, и высоты над уровнем моря. Так, на средних широтах g = 9, 8 м/с2, тогда как возле экватора оно составляет 9, 78 м/с2, а на полюсах — 9, 83 м/с2. В Берлине, Одессе, Токио это ускорение соответственно равно 9, 813 м/с2, 9, 802 м/с2, 9, 798 м/с2. Разница значений обусловлена вращением Земли вокруг своей оси.

Ускорение свободного падения

Уравнения свободного падения

Сила тяжести.

Сила – физическая величина, которая является мерой взаимодействия тел.

Скорость тела меняется при взаимодействии его с другими телами.

Деформация – любое изменение формы и размера тела.

Всемирное тяготение Всемирным тяготением называется притяжение всех тел Вселенной друг к другу.

Сила тяжести Силой тяжести называется сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

Исаак Ньютон Английский учёный Исаак Ньютон первым доказал и установил закон всемирного тяготения.

Семья Исаак Ньютон родился 25 декабря 1642 г. Отец Ньютона, тоже Исаак, владелец небольшого поместья Вулсторп в графстве Линкольншир, умер за три месяца до рождения сына.

Детство К счастью для человечества, Ньютона отправили учиться в сельскую начальную школу и затем в среднюю школу. Ещё ребёнком Ньютон обнаружил выдающиеся способности и великолепную память.

Учение Летом 1661 г. Ньютон стал студентом Тринити колледжа Кембриджского университета.

Я учёный! В 1664 г. Ньютону удивительным образом удалось стать « учёным» , что позволило ему продолжить свою научную карьеру. Год спустя он получил степень бакалавра, что также необычайно рано для его положения и возраста.

Чума не вовремя! Однако вскоре Ньютону пришлось прервать свои занятия: в июне 1665 г. Во время разгара эпидемии чумы университет закрыли.

Награды Ньютон вернулся в университет уже зрелым учёным. В 1669 г. Он получил должность профессора и локасовскую кафедру математики, которую занимал более 30 лет.

Чудесное яблоко! История о том, что однажды, гуляя в саду, Ньютон увидел, как с ветки упало яблоко, и это подтолкнуло его к открытию закона всемирного тяготения, стала уже легендой.

Нужен был гений Ньютона, Чтобы удивиться тому, что Яблоко упало на землю…

Изучение свободного падения Галилеем

Скорость тела, брошенного под углом к горизонту

Время движения тела, брошенного под углом к горизонту

Время свободного падения

Скорость и энергия при свободном падении

Физика 2. Равномерное движение по окружности. Период и частота вращения. Линейная и угловая скорость. 1. Понятие равномерного движения по окружности. Линейная и угловая скорость. При прямолинейном движении траектория движения — прямая линия, а направление вектора скорости всегда совпадает с направлением перемещения. Что можно сказать о направлении перемещения и скорости при криволинейном движении? Какие еще характеристики его описывают? 2

Физика 2. Равномерное движение по окружности. Период и частота вращения. Линейная и угловая скорость. Равномерное движение материальной точки по окружности — это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения, то есть проходит дуги равной длины. Например, тело движется из точки А в точку В по криволинейной траектории (см. рис. ). При этом пройденный путь — это длина дуги АВ, а модуль перемещения — это длина хорды АВ (собственно перемещение направлено вдоль этой хорды). 2

Физика 2. Равномерное движение по окружности. Период и частота вращения. Линейная и угловая скорость. Вектор скорости движения тела направлен вдоль хорды, то есть вдоль вектора перемещения. Если сделать линейные участки более короткими, то вектор скорости на каждом из них все равно будет направлен вдоль хорды. Продолжая уменьшать длину прямолинейных участков, мы приближаем ломаную линию к плавной кривой. Вектор скорости на каждом из них по-прежнему направлен вдоль хорды по касательной к кривой в данной точке (рис. ). Эту скорость называют линейной (или мгновенной) скоростью. 2

Физика 2 2. Равномерное движение по окружности. Период и частота вращения. Линейная и угловая скорость. Линейная, или мгновенная, скорость — это скорость, с которой тело движется по окружности. Модуль линейной скорости можно определить отношением длины дуги ко времени, за которое эта дуга пройдена. Линейная скорость в каждой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории. В этом несложно убедиться, рассмотрев демонстрации.

Физика 2. Равномерное движение по окружности. Период и частота вращения. Линейная и угловая скорость. Угловая скорость равномерного движения по окружности — это скорость, модуль которой равен отношению угла поворота радиуса, соединяющего материальную точку с центром окружности, ко времени этого поворота. Угловая скорость обозначается символом ω; измеряется в СИ в радианах в секунду (рад/с). 1 рад/с — это угловая скорость, при которой за каждую секунду радиус, соединяющий материальную точку с центром окружности, поворачивается на угол 1 радиан: где ϕ — угол поворота радиуса. 2

Физика 2 2. 2. Период и частота вращения. Равномерное движение по окружности является движением периодическим, то есть таким, при котором положение тела через равные интервалы времени повторяются. Как периодическое движение оно характеризуется периодом и частотой вращения. Период вращения — это отношение времени движения к числу вращений, сделанных за это время: Физический смысл периода вращения: период — это время, за которое тело совершает один полный оборот. При равномерном движении по окружности период является постоянной величиной. Период — величина скалярная, в СИ измеряется в секундах (с).

Физика 2. 2. Период и частота вращения. Частота вращения — это отношение числа вращений ко времени, за которое они осуществлены. Физический смысл частоты вращения: частота вращения равна числу вращений за единицу времени. Частота — скалярная величина, в СИ измеряется в 1/с (с-1). 2

Физика

Физика 3. Центростремительное ускорение как физическая величина 1. Центростремительное ускорение характеризует скорость изменения линейной скорости по направлению. 2. Центростремительное ускорение — это векторная физическая величина, которая в каждой точке окружности направлена вдоль радиуса к центру окружности и численно равна отношению квадрата линейной скорости и радиуса окружности. 3. Для равномерного движения по окружности модуль центростремительного ускорения — постоянная величина. 4. 5. 6. Определяется путем косвенных измерений. 2