1.2.3. Импульс тела. Изменение импульса тела под действием внешних сил

Импульс материальной точки (тела в поступательном движении) – векторная физическая величина, равная произведению массы точки (тела) на ее скорость: 

Единица импульса в СИ: 1 кг·м/с

Изменение импульса материальной точки – векторная физическая величина, равная векторной (геометрической) разности ее конечного и начального импульса:

II закон Ньютона через изменение импульса материальной точки (тела):

1) , где t – отрезок времени, в течение которого произошло изменение импульса материальной точки (тела); – равнодействующая внешних сил, действующих на точку (тело).

2) , где – импульс равнодействующей внешних сил, действующих на материальную точку (тело).

1.2.4. Силы упругости. Закон Гука

Деформация твердого тела – изменение его объема и размеров.

Причина деформации – движение одних частей тела относительно других.

Упругая деформация твердого тела – деформация, которая исчезает после того, как действие внешних сил на тело прекращается.

Силы упругости – силы, возникающие при упругой деформации тел.

Причина возникновения сил упругости: изменение расстояний между частицами тела. При сближении частиц между ними действуют силы отталкивания, при удалении – силы притяжения.

Виды упругих деформаций твердого тела: 1) растяжение – сжатие; 2) сдвиг; 3) кручение; 4) изгиб.

Закон Гука для деформации растяжения – сжатия: сила упругости прямо пропорциональна величие деформации тела (удлинению или сжатию тела (пружины)).

Формула закона Гука: , где – проекция силы упругости на координатную ось х, х – величина деформации (удлинение или сжатие тела, т.е. разность между конечной и начальной длиной тела; х > 0 при растяжении тела, x < 0 при сжатии), k – жесткость тела (пружины).

Жесткость тела (пружины) – скалярная физическая величина, численно равная силе, необходимой для создания в теле единичной деформации, т.е. деформации, равной 1м.

Единица жесткости тела (пружины): 1Н/м.

1.2.5. Силы трения, коэффициент трения скольжения

Внешнее трение – взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению.

Внутреннее трение – взаимодействие, существующее между частями одного и того же тела.

Сухое трение – трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки.

Вязкое (или жидкое) трение – трение, возникающее между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется.

Сила трения – сила, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями и препятствующая их относительному перемещению.

Два вида сухого трения: а) трение покоя; б) трение скольжения.

Трение покоя – трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.

Трение скольжения – трение при относительном перемещении соприкасающихся тел.

Сила трения покоя – сила, препятствующая возникновению относительного перемещения соприкасающихся тел.

Причина возникновения силы трения покоя: 1) зацепление неровностей поверхностей; 2) упругие деформации этих неровностей; 3) сцепление (слипание) тел в тех местах, где при малых расстояниях между частицами обоих тел возникает межмолекулярное притяжение.

Особенности силы трения покоя: 1) непоcтоянное значение модуля (с ростом внешней силы растет модуль силы трения покоя и наоборот; при этом тело покоится); 2) равенство модуля силы трения покоя в каждый момент времени модулю внешней силы; 3) противоположное направление силы трения покоя направлению внешней силы; 4) существование максимального (предельного) значения (если внешняя сила превысит это значение, тело выходит из состояния покоя).

Формула для расчета максимального значения силы трения покоя:

, где N – сила нормальной (перпендикулярной трущейся поверхности тела) реакции опоры, P_n – сила нормального давления тела на поверхность опоры ( – III закон Ньютона).

Коэффициент трения покоя _o зависит от: 1) материала соприкасающихся тел; 2) качества обработки трущихся поверхностей; 3) наличия между ними инородных веществ (в частности, смазки); 4) многих других факторов.

Формула для расчета силы трения скольжения: F_тр. = N = P_n, где  – коэффициент трения скольжения.

Коэффициент трения скольжения  зависит от: 1) тех же факторов, что и коэффициент трения покоя; 2) скорости относительного движения соприкасающихся тел.

При расчетах считается, что сила трения скольжения равна максимальной силе трения покоя.