Скачать презентацию Физика Модуль 2 2 Динамика Модуль Скачать презентацию Физика Модуль 2 2 Динамика Модуль

Tema_9_Impuls_Statika.pptx

  • Количество слайдов: 50

Физика Модуль № 2. 2 «Динамика» Модуль № 2. 3 «Статика» Лекция № 9, Физика Модуль № 2. 2 «Динамика» Модуль № 2. 3 «Статика» Лекция № 9, 10 Динамика

Физика Вопросы: 1. Границы применения законов Ньютона. 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. 3. Физика Вопросы: 1. Границы применения законов Ньютона. 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. 3. Сила тяжести как физическая величина. 4. Движение тела под действием нескольких сил. 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. 6. Равновесие тел. Момент силы. Условие равновесия тел. 2

Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 1. Первый закон Ньютона отвечает на вопрос, Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 1. Первый закон Ньютона отвечает на вопрос, почему и при каких условиях тело движется прямолинейно равномерно. • Если тело движется равномерно прямолинейно или находится в покое, то это происходит при условии скомпенсированности сил, действующих на него (равнодействующая сил равна нулю), или отсутствия действия на это тело вообще. 2. Второй закон Ньютона отвечает на вопрос, почему и при каких условиях тело движется прямолинейно равноускоренно. • Если тело движется прямолинейно равноускоренно, то это происходит при условии постоянства по модулю и направлению силы или равнодействующей сил, действующих на тело.

Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 3. Многочисленные исследования показали, что второй закон Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 3. Многочисленные исследования показали, что второй закон Ньютона справедлив для всех сил. Это одно из проявлений единства природы: силы и тела могут быть разными, а законы одни для всех сил и всех тел. 4. Третий закон Ньютона объясняет, как вообще возникает сила. Согласно этому закону, сила возникает при взаимодействии тел. При этом на каждое из взаимодействующих тел действует сила, и тело получает ускорение. Важно понимать, что согласно законам Ньютона сила определяет ускорение, а не скорость. А это означает, что сила является причиной не движения, а изменения движения. Само движение в никакой причине не нуждается, но может измениться под действием силы.

Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 1. Законы одинаковы для всех инерциальных систем Физика 2 1. Границы применения законов Ньютона 1. Законы одинаковы для всех инерциальных систем движения. То есть все механические процессы происходят одинаково, какую бы инерциальную систему мы не выбрали. 2. Справедливы для реальных физических тел и физических идеализаций — материальных точек. 3. Справедливы для движений со скоростями, намного меньшими, чем скорость света.

2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 1. Взаимодействие тележек 2. Груз подвешен на 2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 1. Взаимодействие тележек 2. Груз подвешен на балке

2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 3. Тело лежит на наклонной плоскости 4. 2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 3. Тело лежит на наклонной плоскости 4. Брусок положен на стол

Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 5. Плавание тел 6. Тело подвешено на пружине Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 5. Плавание тел 6. Тело подвешено на пружине 2

Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 7. Человек подтягивает лодку 8. Удар мяча 2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 7. Человек подтягивает лодку 8. Удар мяча 2

Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 9. Земное притяжение 10. Движение ракеты 2 Физика Случаи проявления третьего закона Ньютона. 9. Земное притяжение 10. Движение ракеты 2

Физика Решение задач (устно). 1. Нить выдерживает груз массой 4 кг. Порвется ли нить, Физика Решение задач (устно). 1. Нить выдерживает груз массой 4 кг. Порвется ли нить, если к ее концам приложить силы по 35 Н? (Нет) 2. Чему равна векторная сумма двух сил, о которых идет речь в третьем законе Ньютона? Уравновешиваются ли эти силы? (Векторная сумма этих сил равна нулю; силы не уравновешиваются, так как приложены к разным телам. ) 3. Держась за концы каната, перекинутого через блок, в воздухе висят два спортсмена, массы которых одинаковы. Один из них начал подниматься по канату вверх. Будет ли двигаться другой? Куда? (Второй спортсмен тоже будет двигаться вверх. ) 4. Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытянул себя за волосы из болота. Возможно ли это? (Согласно третьему закону Ньютона, сила, приложенная к голове и направленная вверх, равна силе, действующей вниз на плечо. Эти силы одинаковы по модулю, направлены противоположно и приложены к одному телу, поэтому вытянуть себя за волосы Мюнхгаузен не сможет. )

Физика 2 Решение задач (устно). 1. Нить выдерживает груз массой 4 кг. Порвется ли Физика 2 Решение задач (устно). 1. Нить выдерживает груз массой 4 кг. Порвется ли нить, если к ее концам приложить силы по 35 Н? (Нет) 2. Чему равна векторная сумма двух сил, о которых идет речь в третьем законе Ньютона? Уравновешиваются ли эти силы? (Векторная сумма этих сил равна нулю; силы не уравновешиваются, так как приложены к разным телам. ) 3. Держась за концы каната, перекинутого через блок, в воздухе висят два спортсмена, массы которых одинаковы. Один из них начал подниматься по канату вверх. Будет ли двигаться другой? Куда? (Второй спортсмен тоже будет двигаться вверх. ) 4. Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытянул себя за волосы из болота. Возможно ли это? (Согласно третьему закону Ньютона, сила, приложенная к голове и направленная вверх, равна силе, действующей вниз на плечо. Эти силы одинаковы по модулю, направлены противоположно и приложены к одному телу, поэтому вытянуть себя за волосы Мюнхгаузен не сможет. )

Физика Решение задач (письменно). На гладком столе лежат два бруска, связанные между собой прочной Физика Решение задач (письменно). На гладком столе лежат два бруска, связанные между собой прочной нитью. Масса первого бруска — 0, 5 кг, масса второго — 0, 1 кг. Первый брусок тянут с горизонтально направленной силой 3 Н. С каким ускорением он движется? Какая сила действует на второй брусок? 2

Физика Решение задач (письменно). 2 Физика Решение задач (письменно). 2

Физика Решение задач (письменно). 2 Физика Решение задач (письменно). 2

Физика Решить задачи. 1. Лошадь тянет груженую тележку. По третьему закону Ньютона сила, с Физика Решить задачи. 1. Лошадь тянет груженую тележку. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь тянет тележку, равна силе, с которой тележка тянет лошадь. Почему все-таки тележка движется за лошадью? (Решить устно. ) 2. Человек массой 50 кг, стоя на коньках, отталкивает с силой 20 Н шар массой 2 кг. Какое ускорение при этом приобретают человек и шар? 3. Два тела связаны прочной нитью, перекинутой через блок. Масса первого тела 1 кг, масса второго — 5 кг. Земля притягивает к себе первое тело с силой 10 Н, а второе — с силой 50 Н. С каким ускорением будет двигаться система тел? С какой силой будет действовать первое тело на второе?

Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Как известно, мяч, брошенный вверх, падает на Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Как известно, мяч, брошенный вверх, падает на землю, как и яблоко, оторвавшееся от ветки. Луна будто «привязанная» вращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца. Объяснение этим фактам было найдено И. Ньютоном. В 1665 -1666 гг. в Англии вспыхнула эпидемия чумы, и двадцатилетний Ньютон, только что закончивший Кембриджский университет, два года провел в родном селе. «В то время я был в расцвете своих изобретательских сил» , — писал о себе ученый, которому мысль о едином законе тяготения пришла в голову при виде падающего яблока. «Почему падает яблоко? И не только яблоко — все тела падают на Землю, потому что Земля их притягивает. Может быть, притяжение Земли достигает и Луны и удерживает ее на орбите? А сила притяжения к Солнцу удерживает планеты на орбитах при их движении вокруг Солнца? »

Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. В 1667 г. , анализируя материалы астрономических Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. В 1667 г. , анализируя материалы астрономических наблюдений, Ньютон применил сформулированные им законы динамики к движению Луны, зная, что она вращается вокруг Земли фактически по круговой орбите. Но это возможно только в том случае, если на тело действует определенная сила, придающая ему центростремительное ускорение. Если бы такой силы не было, то Луна по закону инерции двигалась бы прямолинейно равномерно. Ньютон предположил, что такой силой является сила взаимного притяжения между Землей и Луной. После проведения определенных расчетов он пришел к выводу, что силу взаимного притяжения между Землей и Луной можно вычислить по формуле где Мл , М 3 — массы Луны и Земли соответственно, R — расстояние от Луны до Земли, a G — коэффициент, называющийся гравитационной постоянной.

Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Ньютоном было установлено, что все тела во Физика 2. Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Ньютоном было установлено, что все тела во Вселенной притягиваются. Это взаимное притяжение называется всемирным тяготением. Силы, с которыми любые два тела притягивают друга, называются силами всемирного тяготения или гравитационными силами (от лат. «гравитас» — притягивание, тяготение). Закон всемирного тяготения: два тела притягиваются друг к другу вдоль прямой с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: Формулу можно применять, если: 1) два тела можно считать материальными точками; 2) два тела представляют собой однородные сферы или шары, даже в том случае, когда расстояние между центрами сфер или шаров сопоставимы с их радиусами (в этом случае R — расстояние между центрами сфер или шаров); 3) одно тело является материальной точкой, а другое — однородной сферой или шаром).

Физика Физический смысл гравитационной постоянной Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения между двумя материальными Физика Физический смысл гравитационной постоянной Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения между двумя материальными точками массой 1 кг каждая, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга:

Физика Масса — мера гравитации Понятие массы было изначально получено при изучении инертных свойств Физика Масса — мера гравитации Понятие массы было изначально получено при изучении инертных свойств тел как меры этих свойств. В законе всемирного тяготения масса выступает в роли меры тяготения. Гравитационной массой называют массу тел, найденную по силе притяжения между телами. Таким образом, масса одновременно выступает и как мера инертности тел, и как мера их гравитации (притяжения). Многочисленные опыты, поставленные в лучших физических лабораториях мира, показали равенство гравитационной и инертной масс тела. Масса — это скалярная величина, которая характеризует инертные и гравитационные свойства тел и является мерой этих свойств.

Физика 3. Сила тяжести как физическая величина «Я отношусь к числу тех людей, которые Физика 3. Сила тяжести как физическая величина «Я отношусь к числу тех людей, которые могут изменять свой вес практически мгновенно: для этого мне достаточно зайти в кабину лифта и нажать кнопку» .

Физика 3. Сила тяжести как физическая величина Определяется двумя способами: прямого (с помощью динамометра) Физика 3. Сила тяжести как физическая величина Определяется двумя способами: прямого (с помощью динамометра) и непрямого (по формуле). Изображение силы (рис. 1). Центром тяжести тела называют точку приложения силы тяжести, действующей на тело. Для однородного симметричного тела центр тяжести находится в центе симметрии.

Физика 4. Ускорение свободного падения Зная закон всемирного тяготения и формулу силы тяжести, можно Физика 4. Ускорение свободного падения Зная закон всемирного тяготения и формулу силы тяжести, можно получить выражение для нахождения ускорения свободного падения. Итак, Земля притягивает тело массой т, которое находится на ее поверхности, с силой: Но эту же силу можно выразить и при помощи формулы силы тяжести F = mg. Сравнив эти два выражения, получим: Из этой формулы видно, что ускорение свободного падения определяется только массой Земли и расстоянием от центра Земли до тела, поэтому одинаково для всех тел независимо от их массы. Именно это и было установлено Галилеем.

Физика 4. Ускорение свободного падения Если тело находится на высоте h над поверхностью Земли, Физика 4. Ускорение свободного падения Если тело находится на высоте h над поверхностью Земли, то

Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Демонстрация 1. Подвесить тело к динамометру и зафиксировать его показания. Резко поднять динамометр с подвешенным к нему телом. Показания динамометра увеличатся (рис. 3). Следовательно, возникла так называемая перегрузка, или увеличение веса. Поскольку P = Fynр , а уравнение второго закона Ньютона в проекциях на ось Оу имеет вид —Р + mg = -та , то Р = та + mg , P = m(a + g). Вес движущегося с ускорением вверх тела вычисляется по формуле Р = т(а + g).

Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Демонстрация 2. Подвесить тело к динамометру и зафиксировать его показания. Резко опустить динамометр с подвешенным к нему телом. Показания динамометра уменьшатся (рис. 4). Следовательно, возникло уменьшение веса. (Р = Fynp , Оу: mg-Р = та , P = mg-ma , P = m(g-a). ) Вес движущегося с ускорением вниз тела вычисляется по формуле P = m(g-a). Частичную потерю веса ощущают люди в лифте, который движется вниз, пассажиры автомобиля в верхней точке выпуклого моста.

Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Физика 5. Понятие перегрузки и невесомости Чему равен вес, если тело движется с ускорением? Демонстрация 3. Подвесить тело к динамометру и по шкале определить его вес. Затем выпустить динамометр из рук. Можно заметить, что стрелка динамометра показывает ноль, то есть вес тела равен нулю (рис. 5). В таком случае говорят, что тело стало невесомым. Из формулы P = m(g-a) видно, что вес равен нулю, если g = a. А это возможно, если на тело действует только сила тяжести. Состоянием невесомости называется состояние, при котором вес тела равен нулю. Тело находится в состоянии невесомости, если на него действует только сила тяжести. Невесомы, например, искусственные спутники Земли на своей орбите, космонавты и все предметы внутри космического корабля.

Физика Решение задач (устно) • Почему сила тяжести на экваторе Земли меньше, чем на Физика Решение задач (устно) • Почему сила тяжести на экваторе Земли меньше, чем на полюсах? • Может ли камень при падении удариться об землю с силой, превышающей его вес? • Действует ли сила тяжести на летящую птицу? • Стальной шар перенесли с поверхности стола в стакан с водой. Изменилась ли при этом сила тяжести, действующая на шар? • Есть ли вес у дерева, растущего во дворе? • К какому телу приложен вес мухи, ползущей по потолку? • В каких местах Земли легче всего установить рекорд в прыжках и в метании на расстояние?

Физика 4. Движение тела под действием нескольких сил. Какие силы рассматриваются в механике? Дать Физика 4. Движение тела под действием нескольких сил. Какие силы рассматриваются в механике? Дать определение силы всемирного тяготения. Дать определение силы тяжести. Дать определение силы упругости. Дать определение силы трения.

Физика 4. Движение тела под действием нескольких сил. Вид силы Сила всемирного тяготения Природа Физика 4. Движение тела под действием нескольких сил. Вид силы Сила всемирного тяготения Природа Гравитационная Условия От чего возникновения зависит сила Формула Направление действия силы Вдоль линии, которая соединяет центры масс Гравитационное взаимодействие От масс взаимодействующи х тел и расстояния между ними Сила тяжести Гравитационная Гравитационное взаимодействие с Землей От массы тела К центру Земли Сила упругости Электромагнитная Деформация От координаты Перпендикулярно поверхности контакта тел и противоположно направлению смещения частей тела при деформации Сила трения Электромагнитная Непосредственное От силы реакции соприкосновение опоры и качества обработки поверхности Вдоль поверхности соприкосновения тел, противоположно направлению скорости Примеры

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 1 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 1 Движение тела в вертикальном направлении Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 2 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 2 Движение тела в горизонтальном направлении Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 3 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 3 Движение системы тел в вертикальном направлении Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 4 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 4 Движение системы тел в горизонтальном направлении Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 5 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 5 Движение тела по наклонной плоскости Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 6 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 6 Движение тела по окружности, дуге окружности Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 7 Физика 5. Типы задач для движения тела под действием нескольких сил. Тип задачи 7 Движение тела на повороте Рисунки Уравнение движения для общего случая

Физика Выводы Законы Ньютона применяются: • для инерциальных систем отсчета; • для материальных точек; Физика Выводы Законы Ньютона применяются: • для инерциальных систем отсчета; • для материальных точек; • для v << c (с — скорость света). Задачи по динамике, в которых рассматривается движение тела под действием нескольких сил, можно разделить на группы (см. табл. выше) и решить по определенным алгоритмам (7 алгоритмов).

Физика Алгоритм решения задач по динамике для тела, движущегося под действием нескольких сил Физика Алгоритм решения задач по динамике для тела, движущегося под действием нескольких сил

Физика Алгоритм решения задач по динамике для тела, движущегося под действием нескольких сил (окончание) Физика Алгоритм решения задач по динамике для тела, движущегося под действием нескольких сил (окончание) 7. Разложить по осям Ох и Оу силы, действующие на тело. 8. Записать уравнение второго закона Ньютона в проекциях на оси координат (проекция силы положительна, если ее направление совпадает с направлением оси, и отрицательна, если они направлены противоположно). 9. Определить число неизвестных в уравнениях; если число неизвестных больше числа уравнений, дополнить систему уравнениями кинематики. 10. Решить систему уравнений в общем виде. 11. Проверить правильность полученной формулы методом проверки единиц физических величин. 12. Найти числовые значения искомых величин. 13. Провести анализ полученных результатов.

Физика 6. Равновесие тел. Момент силы. Условие равновесия тел. Статика как раздел механики Статика Физика 6. Равновесие тел. Момент силы. Условие равновесия тел. Статика как раздел механики Статика (от греч. «статике» — учение о весе, равновесии) — раздел механики, в котором изучаются условия равновесия тел, то есть условия, при которых тело может находиться в покое относительно определенной инерциальной системы отсчета. В работах по механике ученые Древнего Египта и Древней Греции преимущественно рассматривали вопросы статики, поскольку действие огромного количества машин и механизмов основывается на учении о равновесии тел. Знаниями о равновесии руководствуются и сегодня в архитектуре и строительстве. Так, возводя любое сооружение, которое должно находиться в покое, надо убедиться, что оно действительно находится именно в этом состоянии.

Физика Согласно второму закону Ньютона, если равнодействующая сил равна нулю, то тело находится в Физика Согласно второму закону Ньютона, если равнодействующая сил равна нулю, то тело находится в состоянии покоя: Первое условие равновесия: для того чтобы тело оставалось в покое (относительно инерциальной системы отсчета), необходимо, чтобы векторная сумма всех приложенных сил была равна нулю. Первое условие равновесия рассматривается для тел, которые можно считать материальными точками. Используя первое условие равновесия, можно вычислить силы, действующие со стороны тела, находящегося в покое, на несколько опор или подвесов.

Физика Момент силы. Второе условие равновесия Если тело нельзя рассматривать как материальную точку, то Физика Момент силы. Второе условие равновесия Если тело нельзя рассматривать как материальную точку, то выполнения первого условия равновесия может быть недостаточным для того, чтобы тело оставалось в покое. Если силы приложены не в одной точке, то тело может начать вращаться. Как известно, примером тела, способного вращаться, является рычаг. Демонстрация 2. Приложить к рычагу две одинаковые силы, направленные в противоположные стороны, в произвольных точках. Это приводит к нарушению равновесия рычага, и он начинает вращаться. Следовательно, правило равновесия для таких случаев должно быть более сложным. Необходимо вспомнить такие характеристики, как плечо силы и момент силы.

Физика Момент силы. Расстояние от оси вращения до линии действия силы называется плечом силы, Физика Момент силы. Расстояние от оси вращения до линии действия силы называется плечом силы, расстояние от точки до прямой — это перпендикуляр, опущенный из этой точки на данную прямую (см. рис. ). Произведение модуля силы на плечо силы называется моментом силы. Момент силы обозначается символом М и определяется по формуле M = Fl, [М] = Н м (СИ). Момент силы — величина скалярная. Чтобы обозначить направление оси вращения тела под действием определенной силы, моменту приписывается знак «-» или «+» . Момент считается отрицательным, если сила предопределяет вращение тела по часовой стрелке, и положительным — если против часовой стрелки.

Физика Второе условие равновесия (правило моментов): чтобы тело, закрепленное на неподвижной оси, находилось в Физика Второе условие равновесия (правило моментов): чтобы тело, закрепленное на неподвижной оси, находилось в равновесии, необходимо, чтобы алгебраическая сумма моментов приложенных сил относительно данной оси была равна нулю: М 1 +М 2 +. . . + Мn =0. Точку приложения силы можно переносить вдоль линии действия этой силы, не нарушая условие равновесия, поскольку момент силы не изменится

Физика Виды равновесия: а) устойчивое (рис. 3, а) — в случае отклонения тело возвращается Физика Виды равновесия: а) устойчивое (рис. 3, а) — в случае отклонения тело возвращается в начальное положение; б) неустойчивое (рис. 3, б) — в случае отклонения тело еще больше удаляется от положения равновесия; в) безразличное (рис. 3, в) — при любых отклонениях тело остается в положении равновесия.

Физика Виды равновесия: Физика Виды равновесия:

Физика Виды равновесия: Характер равновесия тела, имеющего горизонтальную ось вращения, определяется моментом силы тяжести. Физика Виды равновесия: Характер равновесия тела, имеющего горизонтальную ось вращения, определяется моментом силы тяжести. Для определения условий равновесия необходимо обратиться к понятию центра тяжести. Центр тяжести — это точка приложения силы тяжести.

Физика Виды равновесия: Физика Виды равновесия: