Билет №1 взаимодействие тел. Первый закон ньютона. Инерциальные системы отсчета

Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.

Под системой отсчета мы подразумеваем тело отсчета, связанное с системой координат и выбранным способом измерения времени. Системы отсчета, относительно которых тело при компенсации внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно или находится в покое, называются инерциальными системами отсчета. Другими словами, инерциальные системы отсчета – это системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Например, тело висит в покое на пружине, потому что действие пружины компенсируется притяжением Земли.

Явление сохранения телом своей скорости постоянной (в частности, состоянии покоя) при компенсации внешних воздействиях называется инерцией. В связи с этим первый закон Ньютона называют законом инерции. Прямолинейное равномерное движение тела в инерциальной системе отсчета называют движением по инерции.

Примеры проявления инерции: вытряхивание ковров, движение по инерции при изменении скорости движения транспорта, работа 4-тактного ДВС за счет вращения по инерции массивного маховика и т.д.

Инерциальными, например, можно приближенно считать системы отсчета, покоящиеся или движущиеся равномерно и прямолинейно относительно Земли.

Билет №2. Сила. Масса. Второй закон ньютона.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой воздействия одного тела на другое, в результате которого возникает ускорение тела или отдельных его частей ( ). Силу измеряют динамометром.

Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально его массе и по направлению совпадает с направлением равнодействующей всех сил: . Математическое выражение второго закона Ньютона называют уравнением движения или основным уравнением динамики: .

Если на два тела разных масс действуют равные по модулю силы, то отношение ускорений тел обратно пропорционально их массам: . Скорость тела нельзя изменить мгновенно: чем массивнее тело, тем дольше происходит заданное изменение скорости при одинаковых внешних воздействиях на тела. Поэтому говорят, что масса – это мера инертности тела: . Это надо учитывать на транспорте, производстве, в быту.

Масса является величиной скалярной, положительной и для данного тела постоянной, не зависящей от действующей силы. Она определяет механическую реакцию тела на действие силы. Чем больше масса тела, тем большая сила требуется для придания ему того же ускорения, т.е для одинакового изменения его движения.

Билет №3. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела.

Наш повседневный опыт показывает, что любой предмет, брошенный вверх, падает на землю, т.е. телам сообщается ускорение. Следовательно, на них действует сила. Земля притягивает к себе с некоторыми силами, например, мяч, яблоко, Луну, Солнце и т.д. По третьему закону Ньютона мяч, яблоко, Луна, Солнце притягивают к себе Землю с такими же по модулю силами. Взаимное притяжение тел называют всемирным тяготением.

Закон всемирного тяготения: любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: .

G – гравитационная постоянная. G=6,67∙10^{-11 .} Физический смысл гравитационной постоянной заключается в следующем: она показывает, что два тела массой по 1 кг каждое , находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, притягиваются с силой 6,67∙10^-11Н.

Закон всемирного тяготения как общий закон справедлив:

1. для тел, которые можно считать материальными точками;

2. для тел, которые имеют форму шаров;

3. для шарообразного тела большого радиуса и тел произвольной формы небольших размеров, находящихся близко к поверхности шара.

Сила, с которой Земля притягивает к себе все тела, называется силой тяжести. Если на тело действует только сила тяжести, то тело совершает свободное падение: .

Вес тела – сила, с которой тело вследствие притяжения Земли действует на опору или подвес. Вес тела – это сила, приложенная к опоре или подвесу, а сила тяжести приложена к телу. При отсутствии ускорения вес тела равен силе тяжести: . Вес тела, движущегося с ускорением, направленным вертикально вверх, равен: . Вес тела, движущегося с ускорением, направленным вертикально вниз, равен: .

Состояние, при котором вес тела равен нулю, называют невесомостью. Такое состояние возникает, например, в случае, если тело движется с ускорением свободного падения.