Скачать презентацию Содержание предыдущей лекции Введение Физика в системе Скачать презентацию Содержание предыдущей лекции Введение Физика в системе

Механика_ЛК_2.pptx

  • Количество слайдов: 34

Содержание предыдущей лекции Введение. • Физика в системе естественных наук. • Физика и научно-технический Содержание предыдущей лекции Введение. • Физика в системе естественных наук. • Физика и научно-технический прогресс. • Роль физики в образовании. • Общая структура и задачи дисциплины «Физика» . Кинематика поступательного движения. • Пространство и время в механике Ньютона. • Основные характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение. • Нормальное и тангенциальное ускорение. 1

Контрольный вопрос Нормальное ускорение мяча, который выронил ребенок, равно: а) 0, б) 9, 8 Контрольный вопрос Нормальное ускорение мяча, который выронил ребенок, равно: а) 0, б) 9, 8 м/с2, в) -9, 8 м/c 2? Ответ При свободном падении мяча меняется модуль вектора скорости, но не его направление. а) 0 2

Содержание сегодняшней лекции Динамика поступательного движения. Закон сохранения импульса. • • Инерциальные системы отсчета. Содержание сегодняшней лекции Динамика поступательного движения. Закон сохранения импульса. • • Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Понятие замкнутой системы. Закон сохранения импульса. Центр масс механической системы, закон движения центра масс. • Движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского. 3

Динамика поступательного движения Динамика – изучение движения тел с учетом причин, вызвавших это движение. Динамика поступательного движения Динамика – изучение движения тел с учетом причин, вызвавших это движение. Причины, вызвавших движение, взаимодействие между телами. 4

Инерциальные системы отсчета – системы, в которых тела, не подверженные воздействию других тел, движутся Инерциальные системы отсчета – системы, в которых тела, не подверженные воздействию других тел, движутся относительно таких систем без ускорения, т. е. прямолинейно и равномерно. Наиболее простое движение тел относительно инерциальных систем отсчета. 5

Инерциальные системы отсчета Любая система отсчета, движущаяся относительно некоторой инерциальной системы отсчета прямолинейно и Инерциальные системы отсчета Любая система отсчета, движущаяся относительно некоторой инерциальной системы отсчета прямолинейно и равномерно, инерциальна. Существование бесконечного числа инерциальных систем отсчета. 6

Инерциальные системы отсчета Эксперимент - гелиоцентрическая система отсчета с очень высокой степени точности инерциальна. Инерциальные системы отсчета Эксперимент - гелиоцентрическая система отсчета с очень высокой степени точности инерциальна. 7

Инерциальные системы отсчета Геоцентрическая система отсчета – не является инерциальной – Земля движется вокруг Инерциальные системы отсчета Геоцентрическая система отсчета – не является инерциальной – Земля движется вокруг Солнца по криволинейной траектории и вращается вокруг своей оси. Неинерциальностью геоцентрической системы отсчета во многих случаях можно пренебречь. 8

Первый закон Ньютона Закон инерции (первый закон Ньютона) – утверждение о существовании инерциальных систем Первый закон Ньютона Закон инерции (первый закон Ньютона) – утверждение о существовании инерциальных систем отсчета. Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние. 9

Масса, импульс, сила Ускорение тела (изменение скорости) – результат его взаимодействия с другими телами. Масса, импульс, сила Ускорение тела (изменение скорости) – результат его взаимодействия с другими телами. Разное ускорение тел при одинаковом воздействии на них. Масса тела – мера инертности, отклика на воздействие. 10

Масса, импульс, сила Замкнутая система тел – систем тел, взаимодействующих между собой и не Масса, импульс, сила Замкнутая система тел – систем тел, взаимодействующих между собой и не взаимодействующих с другими телами. Экперимент: отношение модулей приращения скоростей при взаимодействии двух тел в замкнутой системе не зависит от способа и интенсивности взаимодействия данных двух тел, а зависит только от их масс: 11

Масса, импульс, сила Более инертное тело (тело с большей массой) претерпевает меньшее изменение скорости. Масса, импульс, сила Более инертное тело (тело с большей массой) претерпевает меньшее изменение скорости. С учетом направления 12

Масса, импульс, сила Ньютоновская механика (v << c): масса тела постоянная, не зависящая от Масса, импульс, сила Ньютоновская механика (v << c): масса тела постоянная, не зависящая от скорости тела. С учетом этого - импульс тела. 13

Масса, импульс, сила - постоянная величина. Полный импульс замкнутой системы двух взаимодействующих тел остается Масса, импульс, сила - постоянная величина. Полный импульс замкнутой системы двух взаимодействующих тел остается постоянным. 14

Второй закон Ньютона Эксперимент: скорость изменения импульса тела равна действующей на тело силе - Второй закон Ньютона Эксперимент: скорость изменения импульса тела равна действующей на тело силе - уравнение движения тела. Произведение массы тела на его ускорение равно действующей на тело силе. 15

Второй закон Ньютона Если то Первый закон Ньютона – следствие второго закона Ньютона. 16 Второй закон Ньютона Если то Первый закон Ньютона – следствие второго закона Ньютона. 16

Третий закон Ньютона Если тело 1 действует на тело 2 с силой то тело Третий закон Ньютона Если тело 1 действует на тело 2 с силой то тело 2 действует на тело 1 с силой 17

Закон сохранения импульса Система из N взаимодействующих частиц. внутренние силы, действующие на i-ую частицу, Закон сохранения импульса Система из N взаимодействующих частиц. внутренние силы, действующие на i-ую частицу, результирующая внешних сил, действующих на i-ую частицу. 18

Закон сохранения импульса Уравнения движения для всех N частиц: 19 Закон сохранения импульса Уравнения движения для всех N частиц: 19

Закон сохранения импульса Сложим все левые и все правые части уравнений. и т. д. Закон сохранения импульса Сложим все левые и все правые части уравнений. и т. д. В правой части Результат сложения: где - импульс системы. 20

Закон сохранения импульса Если внешние силы отсутствуют, то система замкнута, и ее импульс остается Закон сохранения импульса Если внешние силы отсутствуют, то система замкнута, и ее импульс остается постоянным. Если система незамкнута, но равнодействующая внешних сил равна нулю, ее импульс также остается постоянным. 21

Закон сохранения импульса Если проекция суммы действующих на систему внешних сил на некоторое направление Закон сохранения импульса Если проекция суммы действующих на систему внешних сил на некоторое направление x есть нуль, то проекция ее импульса на это направление остается постоянной. 22

Закон сохранения импульса Центр масс (центр инерции) – точка С, положение которой задается радиусом-вектором Закон сохранения импульса Центр масс (центр инерции) – точка С, положение которой задается радиусом-вектором 23

Закон сохранения импульса Скорость центра масс Импульс системы частиц Следствие закона сохранения импульса – Закон сохранения импульса Скорость центра масс Импульс системы частиц Следствие закона сохранения импульса – центр масс замкнутой системы либо движется прямолинейно и равномерно, либо остается неподвижным. 24

Закон сохранения импульса Центр масс замкнутой системы движется так, как двигалась бы материальная точка Закон сохранения импульса Центр масс замкнутой системы движется так, как двигалась бы материальная точка с массой, равной массе тела, под действием всех приложенных к телу сил. 25

Движение тел переменной массы Переменная масса – масса относительно медленно движущихся тел, меняющаяся за Движение тел переменной массы Переменная масса – масса относительно медленно движущихся тел, меняющаяся за счет потери или приобретения вещества. 26

Движение тел переменной массы Уравнения движение тел переменной массы – следствие законов Ньютона. Выброс Движение тел переменной массы Уравнения движение тел переменной массы – следствие законов Ньютона. Выброс с большой скоростью ракетой создаваемых в результате сгорания топлива газов. Действие выбрасываемых газов на ракету с равной, но противоположно направленной силой. Результат - ускорение ракеты. 27

Движение тел переменной массы Ракета и выброшенное вещество – замкнутая система. Сохранение во времени Движение тел переменной массы Ракета и выброшенное вещество – замкнутая система. Сохранение во времени импульса данной замкнутой системы в отсутствие внешних сил. 28

Движение тел переменной массы Более общий случай – на систему действуют внешние силы ( Движение тел переменной массы Более общий случай – на систему действуют внешние силы ( - геометрическая сумма всех внешних сил, действующих на ракету). Пример: движение ракеты под действием гравитационных полей Земли, Солнца, планет, сопротивления атмосферы. 29

Движение тел переменной массы m(t) – масса ракеты в произвольный момент времени, - скорость Движение тел переменной массы m(t) – масса ракеты в произвольный момент времени, - скорость ракеты в тот же момент времени, - импульс ракеты в тот же момент времени, dm < 0 и приращения массы и скорости ракеты за время dt, импульс ракеты в момент времени t + dt, импульс движения газов, образовавшихся за время dt. 30

Движение тел переменной массы Приращение импульса системы за время dt Согласно второму закону Ньютона, Движение тел переменной массы Приращение импульса системы за время dt Согласно второму закону Ньютона, 31

Движение тел переменной массы Пренебрегаем бесконечно малой высшего порядка Учитывая закон сохранения массы заменяем Движение тел переменной массы Пренебрегаем бесконечно малой высшего порядка Учитывая закон сохранения массы заменяем Учитываем, что скорость истечения газов относительно ракеты (скорость газовой струи) Получаем 32

Движение тел переменной массы Уравнение Мещерского или уравнение движения точки с переменной массой Внешние Движение тел переменной массы Уравнение Мещерского или уравнение движения точки с переменной массой Внешние силы Реактивная сила Российский и советский ученый И. В. Мещерский (1859 -1935) Труды по механике тел переменной массы – теоретическая основа разработки многих проблем реактивной техники. 33

Контрольный вопрос Вы прижимаете учебник по физике к вертикальной стене. Сила трения, действующая со Контрольный вопрос Вы прижимаете учебник по физике к вертикальной стене. Сила трения, действующая со стороны стены на учебник, направлена: а) вниз, б) вверх, в) в сторону книги, г) в сторону стены. 34