Структура динамики Динамика раздел механики Что изучает Причины

Структура динамики Динамика (раздел механики) Что изучает? Причины возникновения механического движения Силы в природе - Сила тяжести. Закон всемирного тяготения - Сила упругости - Сила трения - Вес тела. Невесомость Основные понятия масса, сила Средства описания Законы динамики: - I Закон Ньютона - III Закон Ньютона

Исаак Ньютон (1643 – 1727) Заслуга Ньютона в механике: создание динамики, связывающей поведение тела с характеристиками внешних воздействий на него «Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше!»

Масса тела 1)физическая величина, выражающая его инертность 2)Скалярная физическая величина, характеризующая гравитационные свойства тела

действующие на расстоянии действующие при соприкосновении (Fтяж Fмагн) (Fтрения Fупруг) внутренние (между телами в системе) внешние (извне на тела системы) По природе гравитационные (сила тяжести) ядерные электромагнитные (сила упругости, сила трения)

1 2 Изолированная система тел – система, в которой действуют только внутренние силы Равнодействующая сил – геометрическая (векторная) сумма всех сил, действующих на тело R =F 1 + F 2 + F 3 + … + Fn 3 Ускорение тела сонаправлено с равнодействующей!!!

1 Закон природы Опытно установлено При взаимодействии двух тел полученные ускорения относятся так, как обратное отношение масс 2 Плотность ρ [кг/м 3] (табличная величина) V [м 3] - объем тела Это скалярная физическая величина, равная массе вещества в единице объема

1 Гравитационные силы Чем больше m тел, тем больше гравитационная сила 1667 г. И. Ньютон Астрономические опыты Тела, обладающие массой, притягиваются друг к другу силами, которые называются гравитационными Чем больше расстояние между телами (r), тем гравитационная сила меньше Гравитация – всемирное тяготение!

2 Закон всемирного тяготения Все материальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль прямо пропорционален произведению их масс, и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. Силы лежат на одной прямой, соединяющей центры масс этих тел, и направлены навстречу другу G – гравитационная постоянная Закон всемирного тяготения можно применять, если: -тела являются материальными точками -тела являются однородными шарами или обладают симметричным распределением массы относительно центра тела Физический смысл Гравитационная постоянная численно равна силе, с которой притягиваются две материальные точки массой по 1 кг на расстоянии 1 м

3 Сила тяжести Это гравитационная сила, с которой Земля притягивает к себе тела m – масса тела M 3 – масса Земли g – ускорение свободного падения а 3 – ускорение Земли a 3<>m

4 Ускорение свободного падения = Ускорение, с которым движется любое тело в поле тяготения Земли, если на его действуют Fтяж Ускорение свободного падения зависит от: 1) RЗемли(географической широты) – чем Rз , тем g Rз (экватор) > Rз (полюс) 2) h (высоты тела над поверхностью Земли) – чем h , тем g 5 Для любой планеты Гравитационное поле Земли ослабевает с расстоянием от центра Земли

1 Сила упругости 1) Природа сил и причины возникновения Силы упругости возникают при деформации тел Упругая деформация – исчезает после прекращения воздействия Деформация – изменение формы и объема тела при внешнем воздействии Пластическая деформация – не исчезает после прекращения воздействия Деформации растяжение, сжатие изгиб Природа сил: электромагнитные ( Fупр равна сумме сил притяжения и отталкивания между молекулами) сдвиг, срез кручение

2 Закон Гука Выполняется при упругих деформациях Fупр = -kx k [н/м] – коэффициент жесткости x – смещение (удлинение тела) Сила упругости прямо пропорциональна смещению тела и противоположна ему по знаку

1 Сила трения Природа силы и причины возникновения Сила трения Fтр [Н] возникает вдоль поверхности 2 -х трущихся тел из-за деформации этих поверхностей (сжатие неровностей) Природа - электромагнитная Направлена вдоль поверхности против смещения -Сумма сил упругостей тела -Сумма сил упругостей опоры Силы трения возникают у двух соприкасающихся тел одновременно Силы трения покоя скольжения качения

2 Сила трения покоя Fтр. п -Сила трения покоя возникает в случае, если на тело действует сила, стремящаяся сдвинуть его с места -Направлена против этой силы -Равна по модулю этой силе -Может возрастать только до определенного значения, после чего тело начинает двигаться - коэффициент трения покоя Тело на наклонной плоскости находится в покое II закон Ньютона: N + mg + Fтр. п. = a * m x: 0 – mg * sin a + Fтр. п. = 0 а = 0 ! Fтр. п. = mg * sin a

3 Сила трения скольжения Возникает в случае, если на тело действует сила, которая приводит тело в движение Направлена против этой силы вдоль поверхности опоры Fтр=µN N – сила реакции опоры (зависит от силы давления на опору) µ - коэффициент трения скольжения (зависит от материала, из которого сделана поверхность, и степени ее обработки/ровности)

4 Сила трения качения (Fтр. к) Сила трения качения возникает в случае, если одно тело катится по поверхности другого. Направлена вдоль поверхности качения, против вращения Fтр. к << Fтр (при скольжении)

Вес тела. Невесомость Вес тела P [н] Это сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес точка приложения: опора или подвес Невесомость P = 0 -N = P -T=P по III закону Ньютона это когда тело не действует на опору или подвес, и вследствие этого внутри тела отсутствует деформация; при этом на тело действует только сила тяжести

I закон Ньютона Законы установлены опытным путем Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы. Такие системы называются инерциальными N + mg = R R=0 T + mg = R R=0 Тело покоится V=0 Fтр. Fтяг. mg N + + + = R + Fсопр. mg = R R=0 Тело движется равномерно прямолинейно V=const R=0

II закон Ньютона Ускорение, полученное телом, прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально массе тела. Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей ΣF= ma Инертность – свойство тела препятствовать изменению своей скорости относительно инерциальной системы отсчета при воздействии на него внешних сил

III закон Ньютона При взаимодействии двух тел всегда возникает пара сил, которые: F 1=-F 2 1) Равна по модулю F 1 2) Противоположны по направлению 3) Лежат на одной прямой F 2 4) Одной природы Силы не компенсируют друга, так как приложены к разным телам Законы Ньютона применимы только в инерциальных системах отсчета