
- •Сложение скоростей. Исо. Законы Ньютона. Силы в природе (трения, тяжести, упругости, кулоновская).
- •Сложение скоростей.
- •Законы Ньютона.
- •Силы (трения, тяжести, упругости, кулоновская)
- •Момент сил. Равновесие тел. Импульс, момент импульса, их законы сохранения и изменения.
- •Момент сил.
- •Равновесие сил.
- •Импульс.
- •Работа. Мощность. Энергия. Закон изменения кинетической энергии. Закон изменения и сохранения полной механической энергии.
- •Закон изменения и сохранения полной механической энергии.
- •Вращательное движение. Момент импульса. Тензор инерции. Кинетическая энергия и момент импульса твёрдого тела. Теоремы Кёнига и Штейнера-Гюйгенса.
- •Вращательное движение.
- •Система двух частиц. Приведённая масса. Центральное поле. Законы Кеплера.
- •Система двух частиц.
- •Математический маятник.
- •Физический маятник.
- •Колебания с трением. Диссипативная функция.
- •Выводы.
- •Вынужденные колебания без трения. Биения. Резонанс.
- •Вынужденные колебания без трения.
- •Вынужденные колебания при наличии трения.
Сложение скоростей. Исо. Законы Ньютона. Силы в природе (трения, тяжести, упругости, кулоновская).
Сложение скоростей.
При рассмотрении сложного движения (то есть когда точка или тело движется в одной системе отсчёта, а эта система отсчёта движется относительно другой) возникает вопрос о связи скоростей в 2 системах отсчёта. В классической механике абсолютная скорость точки равна векторной сумме её относительной и переносной скоростей:
Примеры:
Абсолютная скорость мухи, ползущей по радиусу вращающейся граммофонной пластинки, равна сумме скорости её движения относительно пластинки и той скорости, с которой её переносит пластинка за счёт своего вращения.
Если человек идёт по коридору вагона со скоростью 5 километров в час относительно вагона, а вагон движется со скоростью 50 километров в час относительно Земли, то человек движется относительно Земли со скоростью 50 + 5 = 55 километров в час, когда идёт по направлению движения поезда, и со скоростью 50 — 5 = 45 километров в час, когда он идёт в обратном направлении. Если человек в коридоре вагона движется относительно Земли со скоростью 55 километров в час, а поезд со скоростью 50 километров в час, то скорость человека относительно поезда 55 — 50 = 5 километров в час.
Если волны движутся относительно берега со скоростью 30 километров в час, а корабль также со скоростью 30 километров в час, то волны движутся относительно корабля со скоростью 30 — 30 = 0 километров в час, то есть они становятся неподвижными.
ИСО.
Инерциальная система отсчёта — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.
Всякая система отсчёта, движущаяся относительно инерциальной равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Согласно принципу относительности, проявление законов физики во всех ИСО выглядят одинаково.
В специальной теории относительности скорость относительного движения ИСО, не может превышать некоторой конечной скорости «C» (скорость распространения света в вакууме).
Законы Ньютона.
Законы Ньютона — три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел.
Первый закон Ньютона (закон инерции). Инерция — это явление сохранения телом скорости и направления движения, когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.
«Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий (или при их компенсации) сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго».
Второй закон Ньютона — закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к телу силой и получающимся от этого ускорением этого тела.
«В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе».
где
— ускорение материальной
точки,
— сила,
приложенная к материальной точке,
—масса материальной
точки.
В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона звучит так:
«В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей всех приложенных к ней сил».
где
— импульс точки,
— скорость точки,
— время,
— производная импульса
по времени.
Когда на тело действуют несколько сил, с учётом принципа суперпозиции второй закон Ньютона записывается:
Третий закон Ньютона
объясняет, что происходит с двумя
взаимодействующими телами. Рассмотрим
замкнутую систему, состоящую из двух
тел. Первое тело может действовать на
второе с некоторой силой
,
а второе — на первое с силой
.
Третий закон Ньютона утверждает: сила
действия равна по модулю и противоположна
по направлению силе противодействия.
Силы приложены к разным телам, а потому
вовсе не компенсируются.
Закон отражает принцип парного взаимодействия. То есть все силы в природе рождаются парами.