
- •Сегодня: среда, 27 Ноябрь, 2024
- •Динамика вращательного движения твердого тела
- •Момент инерции
- •Величина, равная произведению массы материальной точки на квадрат расстояния ее до данной оси,
- •Сумма моментов инерции всех материальных точек тела называется
- •Для тел более сложной формы n
- •В качестве примера найдем момент инерции однородного диска относительно оси, перпендикулярной к плоскости
- •Разобьем диск на кольцевые слои толщиной dr. Все точки одного слоя будут находится
- •где b - толщина диска. Поскольку диск однороден, плотность его во всех точках
- •Наконец, введя массу диска m равную произведению плотности на объем диска , получим
- •Значения моментов инерции для некоторых тел (тела - однородные, m — масса тела).
- •Момент инерции диска или цилиндра относительно оси, совпадающей с геометрической осью цилиндра (при
- •Теорема Штейнера:
- •Кинетическая энергия вращающегося твердого тела
- •Кинетическая
- •Линейная скорость материальной точки зависит от расстояния до оси вращения ri :
- •Отсюда
- •В случае плоского движения тела, например, шара, скатывающегося с наклонной плоскости без скольжения,
- •Из опыта известно: ускорение вращательного движения зависит не только от величины силы, действующей
- •Моментом силы относительно некоторой точки “O” называется
- •Уравнениеа е е динамикиа ки вращательногоа ате го движенияе ттвердогое го тетелаа
- •При повороте тела на бесконечно малый угол d
- •Эта работа идет на увеличение кинетической энергии вращающегося тела, т.е. dA dEK
- •Радиус окружности r является плечом силы F, следовательно
- •Учтя, что векторы M и имеют одинаковое направление, придем к соотношению
- •Оно напоминает второй закон Ньютона для поступательного движения. Роль массы играет момент инерции
- •Заметим, что работа при вращении тела согласно dA F r d F r
- •Момент импульса материальной точки вводится аналогично моменту силы. Моментом импульса L
- •Момент импульса твердого тела относительно оси равен сумме моментов импульсов всех его точек:
- •Учитывая, что vi ri
- •Законак ссохранениях а е моментае та импульсау са
- •В замкнутой системе момент внешних сил M 0
- •Поле тяготения
- •К началу XVII столетия большинство ученых окончательно убедилось в справедливости
- •Законы Кеплера
- •Первый закон Кеплера (1609 г.):
- •Второй закон Кеплера (1609 г.):
- •Третий закон Кеплера (1619 г.):
- •Закон всемирного тяготения
- •Гравитационное поле
- •Свойство консервативности гравитационных сил позволяет ввести понятие потенциальной энергии. Для сил всемирного тяготения
- •Работа сил гравитационного поля
- •При перемещении тела на расстояние dR совершается работа
- •Вспомним, что работа, совершаемая консервативными силами, равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с
- •Получим
- •Так как первая точка была выбрана произвольно, то потенциальная энергия тела массы m
- •Потенциал поля тяготения, создаваемого телом М, равен
- •Движение в гравитационном поле
- •Диаграмма энергий тела массой m в гравитационном поле, создаваемом сферически симметричным телом массой
- •Космические скорости
- •Второй космической скоростью называется минимальная скорость, которую нужно сообщить космическому кораблю у поверхности
- •Третья космическая скорость – скорость движения, при которой тело может покинуть пределы Солнечной
- •Космические скорости.
- •Эквивалентность масс
- •Вследствие вращения Земли вокруг собственной оси сила тяжести несколько отличается от силы тяготения.
- •a g следовательо,

Космические скорости.
Указаны скорости вблизи поверхности Земли. 1 – υ = υ1 – круговая траектория; 2 – υ1 < υ < υ2 – эллиптическая траектория; 3 –
υ = 11,1·103 м/с – сильно вытянутый эллипс; 4 – υ = υ2 – параболическая траектория; 5 – υ > υ2 – гиперболическая траектория; 6 – траектория Луны.

Эквивалентность масс
Под действием силы притяжения к Земле все тела падают с одинаковым ускорением, которое принято обозначать буквой . Это означает, что в системе отчета, связанной с Землей, на всякое тело массой m действует сила.
P mg
называемая силой тяжести.

Вследствие вращения Земли вокруг собственной оси сила тяжести несколько отличается от силы тяготения. Если пренебречь суточным вращением Земли, то сила тяжести и сила гравитационного притяжения равны между собой:
F G mg M mg g RЗ2
mg – гравитационная (тяготеющая) масса
a |
F |
G |
M mg |
g |
mg |
||
m |
R2 |
|
m |
m |
|||
|
|
|
|
||||
|
in |
|
З |
|
in |
|
in |
min – инертная масса

a g следовательо, |
mg min |
1867 г. Ньютон доказал это равенство с точностью до 10–3. 1901 г. венгерский физик Этвеш получил такое совпадение с точностью до 10–8.
1964 г. американский ученый Дикке улучшил точность измерения в 300 раз.
Тождественность инерциальной и гравитационной масс Эйнштейн положил в основу общей теории относительности.