
- •Кинематика материальной точки. Система отсчета. Перемещение, траектория, путь. Скорость. Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения.
- •Описание движения материальной точки (частные случаи: равномерное движение по окружности, прямолинейное равномерное движение, равнопеременное движение по окружности).
- •Равнопеременное движение материальной точки по окружности
- •Типы взаимодействия в механике. Особенности проявления
- •Энергетические характеристики материальной точки Кинетическая и потенциальная энергии
- •Внешние и внутренние силы . Изолированная система материальных тел. Импульс системы материальных точек. Кинетическая и потенциальная энергия системы материальных точек.
- •Центр масс механической системы и закон его движения. Закон сохранения импульса для системы тел. Движение тела переменной массы.
- •Силы в механике. Сила упругости и сила трения. Сила тяжести и вес тела
- •Сила упругости
- •Сила трения.
- •Сила тяготения.
- •Закон сохранения механической энергии для системы тел. Закон преобразования механической энергии в другие виды энергии (разные случаи).
- •Описание удара двух тел: упругого и неупругого
- •Кинематика вращательного движения
- •Момент инерции тел. Теорема Штейнера
- •Момент силы. Момент импульса
- •Основной закон динамики вращательного движения
- •Энергетические характеристики при вращательном движении
Сила трения.
Сила, возникающая в месте соприкосновения тел и препятствующая их относительному перемещению, называется силой трения. Направление силы трения противоположно направлению движения. Различают силу трения покоя и силу трения скольжения.
Если тело скользит по какой-либо поверхности, его движению препятствует сила трения скольжения.
, где N —
сила реакции опоры, a μ —
коэффициент трения скольжения.
Коэффициент μ зависит
от материала и качества обработки
соприкасающихся поверхностей и не
зависит от веса тела. Коэффициент трения
определяется опытным путем.
Сила трения скольжения всегда направлена противоположно движению тела. При изменении направления скорости изменяется и направление силы трения.
Сила
трения начинает действовать на тело,
когда его пытаются сдвинуть с места.
Если внешняя сила F меньше
произведения μN, то
тело не будет сдвигаться — началу
движения, как принято говорить, мешает
сила трения покоя. Тело
начнет движение только тогда, когда
внешняя сила F превысит
максимальное значение, которое может
иметь сила трения покоя
Трение покоя – сила трения, препятствующая возникновению движению одного тела по поверхности другого.
В некоторых случаях трение полезно (без трения невозможно было бы ходить по земле человеку, животным, двигаться автомобилям, поездам и т.д.), в таких случаях трение усиливают. Но в других случаях трение вредно. Например, из-за него изнашиваются трущиеся детали механизмов, расходуется лишнее горючее на транспорте и т.д. Тогда с трением борются, применяя смазку («жидкостную или воздушную подушку») или заменяя скольжение на качение (поскольку трение качения характеризуется значительно меньшими силами, нежели трение скольжения).
Силы трения, в отличие от гравитационных сил и сил упругости, не зависят от координат относительного расположения тел, они могут зависеть от скорости относительного движения соприкасающихся тел. Силы трения являются непотенциальными силами.
Сила тяготения.
Все тела Вселенной, как небесные, так и находящиеся на Земле, подвержены взаимному притяжению. Если же мы и не наблюдаем его между обычными предметами, окружающими нас в повседневной жизни (например, между книгами, тетрадями, мебелью и т.д.), то лишь потому, что оно в этих случаях слишком слабое.
Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу, называют гравитационным, а само явление всемирного тяготения — гравитацией.
Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством особого вида материи, называемого гравитационным полем. Такое поле существует вокруг любого тела, будь то планета, камень, человек или лист бумаги. При этом тело, создающее гравитационное поле, действует им на любое другое тело так, что у того появляется ускорение, всегда направленное к источнику поля. Появление такого ускорения и означает, что между телами возникает притяжение.
Особенностью гравитационного поля является его всепроникающая способность. Защититься от него ничем нельзя, оно проникает сквозь любые материалы.
Гравитационные силы обусловлены взаимным притяжением тел и направлены вдоль линии, соединяющей взаимодействующии точки, поэтому называются центральными силами. Они зависят только от координат взаимодействующих точек и являются потенциальными силами.
В 1682 г. И.Ньютон открыл закон всемирного тяготения:
Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:
.
Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной,
G = 6,67*10-11(Н*м2)/кг2.
Скорость, которую необходимо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало ее спутником, движущимся по круговой орбите, называется первая космическая скорость. Любое тело может стать искусственным спутником другого тела, если сообщить ему необходимую скорость.
,
где g – ускорение свободного падения на планете, R – радиус планеты. Для Земли первая космическая скорость составляет приблизительно 7,9 км/с.
Сила, с которой тела притягиваются к Земле вследствие гравитационного взаимодействия, называется силой тяжести. Согласно закону всемирного тяготения
или
,
где g — ускорение свободного падения, R — расстояние от центра Земли до тела, М — масса Земли, т — масса тела.
Направлена сила тяжести вниз к центру Земли. В теле же она проходит через точку, которая называется центром тяжести.
Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. Вес тела Р, в отличие от силы тяжести, приложен не к данному телу, а к его опоре или подвесу.
Р =mg .
В случае свободного падения вес тела равен нулю (это состояние невесомости), поскольку само тело и его опора движутся с одинаковым ускорением g . Несмотря на то, что в состоянии невесомости вес тела равен нулю, на него продолжает действовать сила тяжести, которая не равна нулю. Невесомость – состояние, возникающее при движении опоры с ускорением свободного падения. Вес тела при невесомости равен нулю.