1.Силы в механике. Законы Ньютона. Гравитационная сила.Две точечные массы и , расположенные на расстоянии друг от друга, притягиваются с силой

=6,67·10-11 м3/(кг·с2) – гравитационная постоянная. Уравнение (27) представляет собой закон всемирного тяготения. Сила тяжести.Силой тяжести тела массой называется сила притяжения его к Земле

, – ускорение свободного падения.

Вследствие суточного вращения Земли и несферичности ее формы величина различается от 9,78 м/с2 на экваторе до 9,83 м/с2 на полюсах. В среднем на поверхности Земли

=9,8 м/с2 , и - масса и радиус Земли. На высоте над поверхностью Земли

Вес тела.Вес представляет собой силу, с которой тело действует на горизонтальную опору или на подвес.

По величине вес и сила тяжести совпадают только в том случае, если опора неподвижна. Например, вес тела, находящегося в движущемся вверх с ускорением лифте, превышает его силу тяжести.

Сила трения.При скольжении тела действующая на него сила трения

, - коэффициент трения, - сила реакции опоры (рис. 4 ).

Сила упругости. Сила упругости, действующая на тело со стороны деформированной (сжатой или растянутой) пружины, равна по величине

,

• - коэффициент упругости (жесткость) пружины, - величина деформации пружины.

Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО)В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

Третий закон Ньютона.Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.

6.Сложение гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний.

Задача сложения нескольких колебаний может возникнуть, например, в оптике, где световые колебания (колебания вектора напряженности электрического поля) в некоторой точке определяются как результат наложения многих колебаний, приходящих в данную точку от различных участков волнового фронта.

Под сложением колебаний понимают нахождение результирующих колебаний системы в тех случаях, когда эта система одновременно участвует в нескольких колебательных процессах. Различают два предельных случая:

· сложение колебаний одинакового направления;

· сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

Энергия системы, колеблющейся без затухания (энергия незатухающих гармонических колебаний), остается постоянной. Она складывается из потенциальной энергии Wп и кинетической энергии Wк. Величины обеих энергий меняются периодически, но в каждый момент

1. W= Wп+ Wк

8.Колебания в среде. Энергия, переносимая упругой волной.

Когда мы слышим звук, то это означает, что где-то произошло колебание воздуха, которое достигло наших ушей. Ухо человека воспринимает далеко не все колебания, а только те, частота которых не менее 20 и не более 20000 герц, то есть 20 килогерц. Колебания в этом диапазоне частот рассматривают как особую группу колебаний, а именно Слышимых человеком, называя их звуковыми, а также просто звуком. Выделение группы звуковых колебаний связано только с физиологическими особенностями человеческого органа слуха, настроенного на прием колебаний именно этих частот. С точки зрения физики звуковые колебания, например, в 5 герц или в 50 килогерц ничем специфически "е отличаются от колебаний в 20 герц или в 20 килогерц. Тем не менее понятие о диапазоне частот, воспринимаемых человеком, закрепилось и в науке о звуке - акустике, и все колебания среды принято подразделять на три категории: 1) инфразвуки - частота колебаний менее 20 герц, 2) собственно звуки - частота колебаний от 20 герц до 20 килогерц и 3) ультразвуки - частота колебаний более 20 килогерц.

Явление распространения колебаний в среде называют волной. Примером образования волн могут служить волны, возникающие на водной поверхности в результате падения на нее, например, камня. Область водной поверхности, которая непосредственно возмущена упавшим камнем, начинает колебаться. Ее колебание распространяется во все стороны, отчего образуется волна, которую мы и наблюдаем. Звук - такая же форма волнового движения, как и волны на воде, разбегающиеся от падающего камня. Когда звук распространяется от источника звука в какой-нибудь среде, например в воде, давление в этой среде ритмически изменяется, то возрастая, то убывая в каждой данной точке. Это происходит в результате перераспределения молекул вещества среды, в данном случае - водной: в некоторых местах молекулы группируются тесно, а в других свободно. В местах сгущения молекул давление в среде повышено, в местах разрежения - понижено. Графическое изображение распространения звуковой волны и происходящего при этом изменения давления звука представляет собой синусоиду.