Вільні вісі обертання. Гіроскопічний ефект.

Оси вращения, которые в отсутствие внешних сил сохраняют неизменными своё направление в пространстве, называются свободными осями вращения тела. Свободные оси вращения, конечно, являются осями симметрии. Каждое тело произвольной формы имеет три взаимно перпендикулярные оси, проходящие через центр масс (центр инерции тела), которые могут служить свободными осями вращения. Эти оси называются главными осями инерции.

Ось вращения, соответствующая среднему моменту инерции тела, является неустойчивой.

Гироскопическим эффектом называется явление сохранения неизменности своего направления в пространстве быстровращающимся осесимметричным твердым телом.

Гироскопический эффект свойственен небесным телам, артиллерийским снарядам, роторам турбин, устанавливаемых на судах, винтам самолетов и т.п.

Для обеспечение свободного вращения гироскопического тела (гироскопа) в пространстве его обычно закрепляют на кольцах так называемого карданного подвеса (рис. 1) в котором оси внутренних и внешних колец и ось гироскопа пересекаются в одной точке, называемой центром подвеса.

==29==

Деформація твердого тіла. Закон Гука.

Рассматривая механику твердого тела, мы пользовались понятием абсолютно твердого тела. Однако в природе абсолютно твердых тел нет, так как все реальные тела под действием сил изменяют свою форму и размеры, т. е. деформируются.

Деформация называется упругой, если после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальные размеры и форму. Деформации, которые сохраняются в теле после прекращения действия внешних сил, называются пластическими (или остаточными). Деформации реального тела всегда пластические, так как они после прекращения действия внешних сил никогда полностью не исчезают. Однако если остаточные деформации малы, то ими можно пренебречь и рассматривать упругие деформации, что мы и будем делать.

В теории упругости доказывается, что все виды деформаций (растяжение или сжатие, сдвиг, изгиб, кручение) могут быть сведены к одновременно происходящим деформациям растяжения или сжатия и сдвига.

==30==

Електричний заряд – це властивість частинок речовини або тіл, яке характеризує їх взаємодію з власним електромагнітним полем і їх взаємодію із зовнішнім електромагнітним полем.

Елементарним зарядом називається найменша порція електричного заряду частинок. Він рівний заряду електрона

E = − 1,6 ∙ 10^-19Кл

Досвідченим шляхом американець Р. Милликен і радянський фізик А.Ф. Іоффе довели, що електричний заряд дискретний.

q = ne

Електричний заряд не залежить від того, рухається цей заряд або покоїться.

[q] = [Кл]

Це величина похідна: 1 Кулон – це електричний заряд, що проходить через поперечний перетин при струмі силою 1А в 1с.

Закон збереження заряду:

Електричні заряди не виникають і не знищуються, вони можуть лише передаватися від одного тіла до іншого або переміщатися усередині самого тіла.

Електризація тіл супроводжується переходами електронів від одних тіл до інших.

Для розділення зарядів необхідно виконати певну роботу проти сил тяжіння за рахунок сторонніх джерел енергії – механічною, внутрішньою, хімічною, світловою. Одним з важливих способів електризації через вплив ( приклад з електроскопом ).

==31==

Закон Кулона (1785г.)

Сила взаємодії двох точкових заряджених тіл прямо пропорційна твору їх зарядів, обернено пропорційна квадрату відстані між ними і залежить від властивостей середовища.

F= k = k

k= коефіцієнт пропорційності в СІ.

- діелектрична проникність середовища, показує в скільки разів сила F взаємодії зарядів в даному середовищі менше їх сили взаємодії у вакуумі.

- електрична постійна.

k=

Електричне поле створюється нерухомим електричним зарядом.

Силовою характеристикою електричного поля є напруженість поля.

Напруженість Е ел. статичного поля визначається велічиной сили, що діє на одиничний (+) заряд (пробний), поміщений в цю точку поля.

𝑬= 𝑬= 𝒌 = 𝑬= 𝒌

==32==

Силовою характеристикою електричного поля є напруженість поля.

Напруженість Е ел. статичного поля визначається велічиной сили, що діє на одиничний (+) заряд (пробний), поміщений в цю точку поля.

Через дану точку поля можна провести тільки одну силову лінію.

==33==

Потенціал φ у якій-небудь точці електростатичного поля є фізична величина, визначувана потенційною енергією одиничного (+) заряду, поміщеного в цю крапку.

*

Він визначається роботою по переміщенню одиничного (+) заряду при видаленні його з даної крапки в ∞ .

Відповідно до визначення φ = 0 в тій точці простору, в якій u = 0 переміщуваного заряду.

[φ] = [1Дж/Кл] = [1В]

Під дією сили = тіло переміщається в полі.

Здійснювана робота

dA=FdL = = dl

=

де r₁ и r₂ – відстані крапок 1 і 2 від нерухомого зарядженого тіла.

З формули видно, що робота не залежить від форми дороги.

Потенційні сили – це сили, робота яких не залежить від форми дороги. Електричне поле є потенційним.

Напругою між двома крапками електричного поля називають різницю потенціалів цих крапок і вимірюється роботою, що виконується силами електричного поля при переміщенні одиничного пробного заряду з однієї точки поля в іншу.

u₁₂ = φ₁ - φ₂ 1эВ = 1,6 · 10^-19 Дж

A₁₂ = q₀ u₁₂

При переміщенні по замкнутому контуру

(φ_{1 =} φ₂) → А₁₂ = 0

==34==

Електричною індукцією називається явище перерозподілу поверхневих зарядів на провіднику в зовнішньому електричному полі.Якщо цей провідник з порожниною заземлити, то потенціал в усіх точках порожнині буде нульовим, тобто порожнина повністю ізольована від впливу зовнішніх електростатичних полів. На цьому заснований електростатичний захист.Замість суцільного провідника для захисту може бути використана густа металева сітка, яка, до речі, є ефективною за наявності не лише постійних, але і змінних електричних полів. Властивість зарядів розташовуватися на зовнішній поверхні провідника використовується в електростатичних генераторах, призначених для накопичення великих зарядів і досягнення різниці потенціалів в декілька млн. вольт.

Поляризацією діелектрика називається процес зсуву зв'язаних заряджених часток діелектрика під дією зовнішнього електричного поля.