2.9 Неінерціальні системи відліку. Сили інерції.

Неінерціальні системи - це системи які рухаються відносно інерціальних систем відліку з прискоренням.В неінерційних системах відліку тіла набувають прискорення, якщо на них не діють інші тіла.Матеріальна точка в неінерціальній системі відліку може рухатися прискорено під дією сил, виникнення яких не можна пояснити діює якихось окремих тіл. Ці сили називають силами інерції.

Сили інерції зумовлені властивістю тіл зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.

Розділ 3 Гравітаційне поле Землі.Енергія.Робота.Закони збереження в механіці

3.1.Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість. Прискорення сили тяжіння-залежність від: висоти, географічної широти, густини Землі, глибини.

Зако́н всесві́тнього тяжі́ння — фізичний закон, що описує гравітаційну взаємодію в рамках Ньютонівської механіки. Закон стверджує, що сила притягання між двома тілами (матеріальними точками) прямо пропорційна добутку їхніх мас, і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Закон всесвітнього тяжіння сформулював Ісаак Ньютон у 1687 році у трактаті «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica».

.

Сила, з якою Земля притягує до себе всі тіла, називається силою тяжіння. Сила тяжіння завжди спрямована до центру Землі.

На досліді встановлено, що сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла. Цей коефіцієнт пропорційності позначається літерою g і дорівнює 9,8 ньютонів, поділених на кілограм. Для того щоб знайти силу тяжіння, треба сталу величину g помножити на масу.

Силу тяжіння можна розрахувати, знаючи масу тіла. Спосіб такого розрахунку підказують результати дослідів.

Якщо взяти динамометр і підвісити до нього важок масою 102 г, то стрілка динамометра зупиниться біля поділки 1 Н. Якщо підвісити два таких важки, то динамометр покаже силу 2 Н і т. д. З цього досліду можна зробити висновок, що сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Сила тяжіння є проявом загальноприродного закону, який діє в усьому Всесвіті. Відкритий і сформульований у XVII ст. англійським фізиком Ньютоном, він стверджує, що сила гравітаційної взаємодії у Всесвіті пропорційна масам взаємодіючих тіл і залежить від відстані між ними.

F = 2 R

де R - відстань між тілами.

Сила тяжіння, як прояв гравітаційної взаємодії на Землі, є наслідком взаємодії усіх тіл із Землею. Тому в розрахунках сили тяжіння користуються лише масою даного тіла. Характеристики Землі відображені в узагальненій формі в коефіцієнті g

Вага́ — сила, з якою тіло діє на горизонтальну опору або на вертикальний підвіс внаслідок впливу сили тяжіння цього об'єкта. У гравітаційному полі Землі можна вважати з деяким наближенням, що вага тіла зв'язана з його масою співвідношенням , де — вага, — стала прискорення вільного падіння на Землі, а — маса тіла.

Як будь-яка сила, вага в системі СІ вимірюється в ньютонах, в системі СГС — в динах. Однак в багатьох областях техніки ще збереглося використання кілограм-сили. Вага вимірюється також у позасистемних одиницях — фунтах, унціях, гранах. Оскільки ці історичні одиниці встановилися давно, вони застосовуються однаковою мірою як до маси так і ваги.

Із означення ваги, як сили, з якою тіло діє на опору, тобто сили реакції, вага тіла залежить від його прискорення. Наприклад, у ліфті, що рушає вгору, вага тіла збільшується на величину прискорення ліфта, а у ліфті, який спускається додолу, вага тіла зменшується на величину прискорення. Тіло, яке вільно падає з висоти, втрачає вагу. Такий стан називається невагомістю.

Відповідно, вага залежить від значення прискорення вільного падіння. Коливання прискорення вільного падіння в межах Землі невелике, але на інших небесних тілах, вага тіла з однаковою масою може сильно змінюватися. Наприклад, на Місяці вага тіл зменшується приблизно в шість разів.

Вага тіла, зануреного в рідину, зменшується на вагу витісненої рідини (закон Архімеда).

Для вимірювання ваги використовуються ваги або терези. Ці прилади вимірюють безпосередньо вагу. Якщо потрібно визначити масу тіла, то її треба перерахувати із значення ваги.

Невагомість – стан тіла коли на нього діють тільки сили тяжіння і відсутня вага. Прискорення сили тяжіння – залежить від:географічної широти розміщення тіла тому,що виникає відцентрова сила інерції при обертанні Землі навколо своєї осі.

3.2Гравітаційне поле і його характеристики.Припливи і відпливи на Землі.Сили в механіці.Види деформацій. Закон Гука.. Принцип близькодіїполягає в тому, що взаємодія здійснюєтьсяне безпосередньо між тілами, що взаємодіють, а передається за допомогою тих або інших полів, неперервно розподілених у просторі. Ніякі взаємодії або сигнали в природі не можуть передаватись з більшою швидкістю, ніж швидкість світла у вакуумі (С=3*108м/c). Взаємне притягання тіл здійснюється через простір, що розділяє ці тіла, навіть у випадку, коли вони знаходяться у вакуу мі. Пояснюється це тим , що будь-яке тіло змінює фізичні властивості навколишнього простору, тобто навколо тіла існує поле яке називають гравітаційним. Гравітаційне поле є однією з форм існування матерії, йому притаманна енергія і відповідна маса.  Силова характеристика поля – напруженість: g=F/m2 Властивість Гравітаційного поля: усі тіла незалежно від їхньої маси здобувають у ньому однакові прискорення. Гравітаційне поле притаманне всім тілам і частинкам без винятку. Потенціал гравітаційного поля – склярна величина, рівна відношенню потенціальної енергії матеріальної точки, що знаходиться в даній точці поля до її маси. Дія сил тяжіння з боку Місяця та відцентрованих сил інерції пояснює винекнення припливів та відпливів. Через притягання Місяцем водна оболонка Землі приймає форму епіліпсоїда. На лінії що, з’єднує центри Землі і місяця, утворюються два водяних виступи з двох боків Землі – близький від місяця й віддалений від місяця (припливи). Аналогічні явища викликаються і сонцем.  Ще в механіці вивчають сили:пружності, тертя і опору.  Види деформацій. Деформація називається пружньою, якщо після припинення дії прикладених сил тіло прймає початкові розміри й форму. Пластична або залишкова – це деформація, яка повністю або частково зберігається в тілі після припинення дії зовнішніх сил.  Деформація твердих тіл описуеться законом Гука 

3.3Енергія. Робота. Потужність.Кінетична і потенціальна енергії Універсальною кількісною мірою разних форм руху матерії та взаємодії є енергія. Відповідно матерії говорять про різні види енергії: механічна, теплова, ядерна, енергія електромагнітного поля та інші. Поняття енергії і роботи нерозривно повязані між собою, тому що енергія тіла характерезує його здатність виконати роботу. Поняття роботи в механіці повязане з переміщення і сили. Потужність дорпівнює склярному добутку вектора сили на вектор швидкості тіла. Розрізняють два види енергії: кінетичну(енергія руху тіла); потенціальну (енергія взаємодії між тілами, яка залежить від взаємного розташування тіл системи). Потенціальна енернгія не пов’язана з механічним рухом тіла, вона визначається взаємодією тіла з іншими тілами – це енергія взаємодіє пиринаймні двох тіл.Величину, вимірювану роботою, що виконує консервативна сила, переводячи систему взаємодіючих тіл зі стану з одним їх взаємнимрозташуванням,називають потенціальною енергією.