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Лекции по классической механике. Учебное пособие

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Лекция14.МАТЕМАТИЧЕСКИЙАППАРАТСТО

 

Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɨ ɜɜɨɞɢɦ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ

 

 

 

 

 

 

 

W =

dU

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɵɱɢɫɥɢɦ

dU

= U

dU

= (U W )ȼ ɫɢɥɭ ɮɨɪɦɭɥɵ ɧɚɯɨɞɢɦ

 

dt

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

(U W )=

ɬ ɟ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɨɪɬɨɝɨɧɚɥɶɧɵ

 

 

81

ɅȿɄɐɂə ȾɂɇȺɆɂɄȺ ɑȺɋɌɂɐɕ ȼ ɋɌɈ

Ɂɚɤɨɧ ɢɧɟɪɰɢɢ Ɇɚɫɫɚ ɱɚɫɬɢɰɵ ɢɦɩɭɥɶɫ

ȼɵɩɢɲɟɦ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɱɚɫɬɢɰɵ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɛɵɥɨ ɞɚɧɨ ɜ ɩɪɟɞɵɞɭɳɟɣ ɥɟɤɰɢɢ

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɭɸ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɭɸ ɱɚɫɬɢɰɭ ȿɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɜ ɫɢɥɭɩɪɢɧɰɢɩɚɩɪɢɱɢɧɧɨɫɬɢɞɨɥɠɧɨɨɩɪɟɞɟɥɹɬɶɫɹɱɟɪɟɡɟɟɪɚɞɢɭɫ ɜɟɤɬɨɪ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ȼ ɫɢɥɭ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɫɬɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ ɢ ɜɪɟɦɟɧɢ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɫɤɥɸɱɢɬɶ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɨɬ ɪɚɞɢɭɫ ɜɟɤɬɨɪɚ Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɞɨɥɠɧɵ ɡɚɜɢɫɟɬɶ ɬɨɥɶɤɨ ɨɬ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɤɜɚɞɪɚɬ ɤɨɬɨɪɨɣ ɟɫɬɶ ɜɟɥɢ ɱɢɧɚ ɩɨɫɬɨɹɧɧɚɹ ɗɬɨ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɬɨɦɭ ɱɬɨ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɨɥɠɧɵ ɛɵɬɶ ɫɜɹɡɚɧɵ ɞɪɭɝ ɫ ɞɪɭɝɨɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ

Wμ = const U μ

ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɨɪɬɨɝɨɧɚɥɶɧɵ ɞɪɭɝ ɞɪɭɝɭ ɬɨ ɤɨɧ ɫɬɚɧɬɚ ɜ ɩɨɫɥɟɞɧɟɣ ɮɨɪɦɭɥɟ ɞɨɥɠɧɚ ɛɵɬɶ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ ɞɥɹ ɢɡɨ ɥɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɜ ɥɸɛɨɣ ɂɋɈ

Wμ =

ɂɡ ɮɨɪɦɭɥɵ ɫɥɟɞɭɟɬ ɱɬɨ w& =

ɍɫɤɨɪɟɧɢɟ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɪɚɜɧɨ ɧɭɥɸ

Ɇɚɫɫɚ ɱɚɫɬɢɰɵ ɛɵɥɚ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɚ ɱɟɪɟɡ ɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɭɫɤɨɪɟɧɢɣ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣ

ɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ ɜ ɧɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɦɟɯɚɧɢɤɟ ɗɬɚ ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɤɚɥɹɪ

ɧɨɣ ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɣ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɢ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɟɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɜ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɢ ɨɬ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɉɨ ɞɚɧɧɨɦɭ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸɦɚɫɫɚ ɟɫɬɶ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬɧɚɹ ɜɟɥɢɱɢɧɚ ± ɫɤɚɥɹɪȼ ɫɢɥɭ ɷɬɨɝɨ ɜ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɮɢɡɢɤɟ ɫɥɟ ɞɭɟɬ ɩɨɧɢɦɚɬɶ ɩɨɞ ɦɚɫɫɨɣ ɬɭ ɠɟ ɜɟɥɢɱɢɧɭ ɱɬɨ ɢ ɜ ɧɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ

ɢɦɩɭɥɶɫɨɦ ɱɚɫɬɢɰɵɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɩɪɨɢɡɜɟɞɟɧɢɟ ɟɟ ɦɚɫɫɵ ɧɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ

 

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82

 

 

Лекция15.ДИНАМИКАЧАСТИЦЫВСТО

ȼɟɥɢɱɢɧɚ

 

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ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɢɦ ɢɦɩɭɥɶɫɨɦ ȼ ɧɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɦ ɫɥɭɱɚɟv << c ɪɟɥɹ ɬɢɜɢɫɬɫɤɢɣ ɢɦɩɭɥɶɫ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɜ ɨɛɵɱɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫ ɱɚɫɬɢɰɵ p& = mv&

Ɉɫɧɨɜɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɢɧɚɦɢɤɢ ɱɚɫɬɢɰɵ

Ɉɫɧɨɜɧɨɟɭɪɚɜɧɟɧɢɟɞɢɧɚɦɢɤɢɧɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣɱɚɫɬɢɰɵɡɚɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

ddpt = F&

Ɉɛɨɛɳɟɧɢɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɢɣ ɫɥɭɱɚɣ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

dPμ = fμ dt

ɝɞɟ Pμ ± ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɱɚɫɬɢɰɵ fμ ± ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɧɟɤɨɬɨɪɨɝɨ

ɜɟɤɬɨɪɚ ɤɨɬɨɪɵɣ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫɢɥɚ ɢɥɢ ɫɢɥɚ Ɇɢɧɤɨɜɫɤɨɝɨ Ⱦɚɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ɢɦɟɟɬ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɭɸ ɤɨɜɚɪɢɚɧɬɧɭɸ ɮɨɪɦɭ ɬɚɤ ɤɚɤ ɜ ɩɪɚɜɭɸ ɢ ɥɟɜɭɸ ɟɝɨ ɱɚɫ

ɬɢ ɜɯɨɞɹɬ ɜɟɤɬɨɪɵ ɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɢ ɩɟɪɟɯɨɞɟ ɨɬ ɨɞɧɨɣ ɂɋɈ ɤ ɞɪɭɝɨɣ ɢɡɦɟɧɹɸɬɫɹ

ɩɨ ɨɞɧɨɦɭ ɢ ɬɨɦɭ ɠɟ ɡɚɤɨɧɭ

ȼɵɩɢɲɟɦ ɩɟɪɜɵɟ ɬɪɢ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

dp&

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ɉɪɢv << c ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɨɥɠɧɨ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬɶ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɉɨɷɬɨɦɭ ɬɪɢ ɩɟɪɜɵɟ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɫɢɥɵ ɫɜɹɡɚɧɵ ɫ ɨɛɵɱɧɨɣ ɫɢɥɨɣF& ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ

&

 

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f

 

 

= F

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ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɡɚɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

 

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83

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɱɟɬɜɟɪɬɨɣ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɜ ɮɨɪɦɭɥɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɵɹɫɧɢɦ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɣ ɫɦɵɫɥ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɵ f Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ ɭɦɧɨɠɢɦ ɭɪɚɜɧɟ

ɧɢɟ ɧɚUμ ɢ ɩɪɨɫɭɦɦɢɪɭɟɦ

 

 

d(mUμ )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uμ

 

 

= fμUμ

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dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɨU

dU

= Ɋɚɫɤɪɵɜɚɹ ɢɦɟɟɦ

 

 

dt

 

 

f v& + f v =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɢɥɢ

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Ⱦɚɥɟɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ɢ ɨɤɨɧɱɚɬɟɥɶɧɨ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(F v&)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɍɟɦ ɫɚɦɵɦ ɩɨɥɧɨɫɬɶɸ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɚ ɫɢɥɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

 

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ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɮɨɪɦɭɥɭ ɩɟɪɟɩɢɲɟɦ ɮɨɪɦɭɥɭ ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

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84

 

 

Лекция15.ДИНАМИКАЧАСТИЦЫВСТО

ȼ ɩɪɚɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɫɬɨɢɬ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɫɢɥɵ ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ

ɜ ɥɟɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɫɬɨɢɬ ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɱɚɫɬɢɰɵ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɩɨɥɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ

E =

mc

 

 

 

v

c

ɂɦɩɭɥɶɫ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɦɚɫɫɚ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ

ɂɡ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɣ ɢ ɜɵɬɟɤɚɟɬ ɱɬɨ ɢɦɩɭɥɶɫ ɱɚɫɬɢɰɵ ɢɦɟɟɬ

ɜɢɞ

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

¨

mv&

 

 

 

i mc

 

¸

 

&

i E ·

 

 

¨

 

 

 

 

¸ §

 

P =

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

= ¨P

 

¸

 

 

 

 

c

 

 

 

c

 

 

¨

 

v

 

 

 

v

 

¸

©

 

¹

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

ɜɟɤɬɨɪ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹɜɟɤɬɨɪɨɦɷɧɟɪɝɢɢ ɢɦɩɭɥɶɫɚɄɨɦɩɨɧɟɧɬɵ ɷɧɟɪɝɢɢ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɩɪɟɨɛɪɚɡɭɸɬɫɹ ɜ ɫɨɝɥɚɫɢɢ ɫ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹɦɢ Ʌɨɪɟɧɰɚ Ʉɜɚɞɪɚɬ ɟɝɨ ɤɚɤ ɤɜɚɞɪɚɬ ɜɟɤɬɨɪɚ ɟɫɬɶ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬ

P = P& E = −m c c

Ɉɬɫɸɞɚɩɨɥɭɱɚɟɦɫɜɹɡɶɦɟɠɞɭɦɚɫɫɨɣɱɚɫɬɢɰɵɟɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɢɦɢɦ ɩɭɥɶɫɨɦ ɢ ɩɨɥɧɨɣ ɷɧɟɪɝɢɟɣ

P& c + m c = E

ɋɌɈɩɪɟɞɫɤɚɡɵɜɚɟɬɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɟɛɟɡɦɚɫɫɨɜɵɯɱɚɫɬɢɰɌɚɤɢɟɱɚɫɬɢɰɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɧɭɥɟɜɨɣ ɦɚɫɫɨɣ ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɫɨ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ɪɚɜɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɫɜɟɬɚ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫ ɱɚɫɬɢɰɵ ɫɜɹɡɚɧɵ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ E = P c ɉɪɢɦɟɪɨɦ ɬɚɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɮɨɬɨɧ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ ɩɨɥɧɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɱɚɫɬɢɰɵ ɉɪɢ ɦɚɥɵɯ ɫɤɨɪɨɫɬɹɯv << c ɨɧɨ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɜ

E = mc

§

 

v

·

mc

 

+

mv

¨

+

 

 

+

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

c

 

 

¸

 

 

 

 

 

©

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

ȼɬɨɪɨɟɫɥɚɝɚɟɦɨɟɜ ɮɨɪɦɭɥɟ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬɫ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣɷɧɟɪɝɢɟɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɉɟɪɜɨɟ ɫɥɚɝɚɟɦɨɟ

E = mc

ɟɫɬɶ ɷɧɟɪɝɢɹ ɩɨɤɨɹɳɟɣɫɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɷɧɟɪɝɢɹ ɩɨɤɨɹ

85

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

Ɏɨɪɦɭɥɚ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɮɨɪɦɭɥɨɣ ɗɣɧɲɬɟɣɧɚ Ɉɧɚ ɭɫɬɚɧɚɜɥɢɜɚɟɬ ɫɜɹɡɶ ɦɟɠɞɭ ɦɚɫɫɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɢ ɟɟ ɷɧɟɪɝɢɟɣ ɩɨɤɨɹ Ⱦɚɧɧɵɟ ɜɟɥɢɱɢɧɵ ɫɜɹɡɚɧɵ ɩɨɫɪɟɞɫɬɜɨɦ ɮɭɧɞɚɦɟɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ± ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɫɜɟɬɚ ɜ ɜɚɤɭɭɦɟ

ɗɧɟɪɝɢɹ E ɟɫɬɶ ɩɨɥɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɞɜɢɠɭɳɟɣɫɹ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɱɚɫ ɬɢɰɵɷɧɟɪɝɢɹ E ɟɫɬɶɷɧɟɪɝɢɹɩɨɤɨɹɱɚɫɬɢɰɵɊɚɡɧɨɫɬɶɷɬɢɯɷɧɟɪɝɢɣ ɟɫɬɶ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɫɜɹɡɚɧɧɚɹ ɫ ɞɜɢɠɟɧɢɟɦ ɱɚɫɬɢɰɵ

T = E E =

mc

 

mc

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

Ɏɭɧɤɰɢɢ Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɢ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɫɜɨɛɨɞɧɨɣ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ

ɱɚɫɬɢɰɵ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɭɸ ɱɚɫɬɢɰɭ ɫ ɢɦɩɭɥɶɫɨɦ

P& = mv&

v

c

ɢ ɷɧɟɪɝɢɟɣ

E = mc

v

c

Ɏɭɧɤɰɢɹ ɅɚɝɪɚɧɠɚLɞɨɥɠɧɚ ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦ

vi

= Pi =

 

v

 

 

L

 

mvi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟi = x y z

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹɦ ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɟɬ ɮɭɧɤɰɢɹ

L = −mc v c

ɉɪɢ ɦɚɥɵɯ ɫɤɨɪɨɫɬɹɯv << c ɮɭɧɤɰɢɹ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɜ

L mc + mv

ɋ ɬɨɱɧɨɫɬɶɸ ɞɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ(mc )ɮɭɧɤɰɢɹ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɮɭɧɤɰɢɟɣ

Ʌɚɝɪɚɧɠɚ ɧɟɪɟɥɹɬɢɜɢɫɬɫɤɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ ɗɬɚ ɩɨɫɬɨɹɧɧɚɹ ɧɟ ɦɟɧɹɟɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰɵ

86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция15.ДИНАМИКАЧАСТИЦЫВСТО

 

Ɉɛɨɛɳɟɧɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

= Pi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

 

 

 

 

 

ɮɭɧɤɰɢɹ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H = ¦vi

L

L =

 

mc

 

= E

 

 

 

 

v

 

 

i

vi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɮɨɪɦɭɥɭ ɜɵɪɚɠɚɟɦ ɮɭɧɤɰɢɸ Ƚɚɦɢɥɶɬɨɧɚ ɱɟɪɟɡ ɨɛɨɛ

ɳɟɧɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫ

H = P& c +m c

87

ɅȿɄɐɂə ɋɂɋɌȿɆɕ ɑȺɋɌɂɐ ȼ ɋɌɈ

ɋɢɫɬɟɦɚ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ ɗɧɟɪɝɢɹ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɚɞɞɢɬɢɜɧɵɦɢ ɜɟɥɢɱɢɧɚɦɢ ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ

N

N

 

 

 

 

N

N

&

 

 

 

 

 

 

 

ma va

 

 

 

E = ¦Ea = ¦

ma c

 

 

P&

= ¦P&a = ¦

 

 

 

 

 

 

 

 

a=

a=

va

 

 

 

a=

a=

va

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

c

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ N ± ɱɢɫɥɨ ɱɚɫɬɢɰ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ a ± ɢɧɞɟɤɫ ɱɚɫɬɢɰɵ ɋɤɨɪɨɫɬɢ ɜɫɟɯ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵ ɉɨɷɬɨɦɭ ɩɨɥɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɫɬɨ ɹɧɧɵ ɜɨ ɜɪɟɦɟɧɢ E = const P = const ȼɜɟɞɟɦ ɜɟɤɬɨɪ ɷɧɟɪɝɢɢ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɫɢɫɬɟ

ɦɵ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰ

N

Pμ = ¦Pμ(a )

a =

ɝɞɟPμ(a)± ɷɧɟɪɝɢɹ ɢɦɩɭɥɶɫ ɨɬɞɟɥɶɧɨɣ ɱɚɫɬɢɰɵ

Ʉɜɚɞɪɚɬ ɜɟɤɬɨɪɚ ɟɫɬɶ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬ ɉɨ ɚɧɚɥɨɝɢɢ ɫ ɱɚɫɬɢɰɟɣ ɜɜɟɞɟɦ ɦɚɫɫɭ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰM ɬɚɤ ɱɬɨɛɵ ɜɵɩɨɥɧɹɥɨɫɶ ɪɚɜɟɧɫɬɜɨ

&

 

 

E

 

 

 

 

 

P

 

 

 

= −M

 

c

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɜɟɞɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ K (C )ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɰɟɧɬɪɨɦ ɢɧɟɪɰɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬ

ɫɱɟɬɚ ɂɦɩɭɥɶɫ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟK (C )ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ ɩɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ ɫɢɫ ɬɟɦɵ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ P(C ) = ɉɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɣ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɨɬɫɱɟɬɚ K ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɬ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɤɚɤ ɰɟɥɨɝɨ ɢ &

V&(C ) = PEc

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ

(P&=C ) (Ec(C ))= − M c

E(C ) = M c

Ɂɞɟɫɶ ɦɵ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɥɢ ɫɜɨɣɫɬɜɨ ɢɧɜɚɪɢɚɧɬɧɨɫɬɢ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɂɫ

ɩɨɥɶɡɭɹ ɩɟɪɜɭɸ ɮɨɪɦɭɥɭ ɧɚɣɞɟɦ

N

ma c

 

 

 

 

E(C ) = ¦

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a=

(va(C ))

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɡ ɮɨɪɦɭɥ ɢ ɧɚɣɞɟɦ ɦɚɫɫɭ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ

ɱɚɫɬɢɰ

88

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция16.СИСТЕМЫЧАСТИЦВСТО

N

ma

 

 

 

 

 

M = ¦

 

 

 

 

 

 

a=

(va(C ))

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɱɚɫɬɢɰ ɨɬɧɟɫɟɧɵ ɤ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɂɡ ɮɨɪɦɭɥɵ

ɫɥɟɞɭɟɬ ɱɬɨ ɦɚɫɫɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɧɟ ɪɚɜɧɚ ɫɭɦɦɟ ɦɚɫɫ ɨɬɞɟɥɶɧɵɯ ɱɚɫ

ɬɢɰ ɫɢɫɬɟɦɵ Ɉɧɚ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ

ɢɧɟɪɰɢɢ

Ɇɚɫɫɭ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɦ ɜ ɜɢɞɟ

N

M = ¦ma + m

a =

ɝɞɟ m ± ɦɚɫɫɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰ

Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɹɞɟɪɧɵɯ ɪɟɚɤɰɢɣ

Ɋɟɡɭɥɶɬɚɬɵ ɩɪɟɞɵɞɭɳɟɝɨ ɩɚɪɚɝɪɚɮɚ ɩɨɡɜɨɥɹɸɬ ɪɚɫɫɦɨɬɪɟɬɶ ɤɢɧɟɦɚɬɢɤɭ

ɹɞɟɪɧɵɯ ɪɟɚɤɰɢɣ ɢ ɪɟɚɤɰɢɣ ɪɚɫɩɚɞɚ ɱɚɫɬɢɰ ɉɪɨɰɟɫɫ ɹɞɟɪɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɪɚɫɫɦɚɬ ɪɢɜɚɟɬɫɹ ɜ ɬɪɢ ɫɬɚɞɢɢ ɉɟɪɜɚɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɧɚ ɛɨɥɶɲɢɯ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɹɯ ɞɪɭɝ ɨɬ ɞɪɭɝɚ ɧɟ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɦɟɠɞɭ ɫɨɛɨɣ ɢ ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɫɤɨɪɨɫɬɹɦɢ ȼɬɨɪɚɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɫɛɥɢɠɚɸɬɫɹ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɞɪɭɝ ɫ ɞɪɭɝɨɦ Ɍɪɟɬɶɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ɩɨɫɥɟ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɹ ɪɚɡɥɟɬɚɸɬɫɹ ɧɚ ɛɨɥɶɲɢɟ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɹ ɧɟ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɞɪɭɝ ɫ ɞɪɭɝɨɦ ɢ ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɫɤɨɪɨɫɬɹɦɢ Ɉ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɢ ɱɚɫɬɢɰ ɜ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɝɨɜɨɪɹɬ ɤɚɤ ɨ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɢ ɱɚɫɬɢɰ ɂɦɩɭɥɶɫ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɞɨ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ ɪɚɜɟɧ ɢɦɩɭɥɶɫɭ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨ ɫɥɟ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ ɗɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɞɨ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ ɪɚɜɧɚ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫ ɬɟɦɵ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɫɥɟ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɷɧɟɪɝɢɢ ɦɨɠ ɧɨɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶɤɚɤɡɚɤɨɧɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹɢɦɩɭɥɶɫɚ ɷɧɟɪɝɢɢɫɢɫɬɟɦɵɱɚɫɬɢɰ Ɂɚɦɟɬɢɦɱɬɨɱɢɫɥɨɱɚɫɬɢɰɞɨɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹɜɨɨɛɳɟɝɨɜɨɪɹɧɟɪɚɜɧɨɱɢɫɥɭ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɫɥɟ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ

Ɋɟɚɤɰɢɢ ɪɚɫɩɚɞɚ ɱɚɫɬɢɰɊɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɪɚɫɩɚɞ ɱɚɫɬɢɰɵ

M m + m

ȼ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɢɦɩɭɥɶɫ ɞɨ ɪɚɫɩɚɞɚ ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ ɢ

I = P c E = − E = − M c

ɉɨɫɥɟ ɪɚɫɩɚɞɚ ɱɚɫɬɢɰɵ ɫ ɦɚɫɫɚɦɢm m ɢɦɟɸɬ ɢɦɩɭɥɶɫɵ P P ɢ ɷɧɟɪɝɢɢ

E E ɉɨɥɧɵɣ ɢɦɩɭɥɶɫ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɩɨɫɥɟ ɪɚɫɩɚɞɚ ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ

P&

= P& + P& = ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ

 

 

I = (P& + P& ) (E + E )

= −(E + E ) = −M c

 

M c = E + E

 

ɉɪɟɞɫɬɚɜɢɦ

 

 

E = m c + T

E = m c + T

ɝɞɟT T ± ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɢɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɱɚɫɬɢɰ ɂɡ ɮɨɪɦɭɥ ɢ ɩɨɥɭɱɚɟɦ

89

М. А. Михайлов. ЛЕКЦИИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

M c = (m + m )c + T + T

ɂɡ ɛɚɥɚɧɫɚ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɥɟɞɭɟɬ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɟ ɭɫɥɨɜɢɟ ɪɚɫɩɚɞɚ ɱɚɫ

ɬɢɰɵ

M > m + m

Ɇɚɫɫɚɪɚɫɩɚɞɚɸɳɟɣɫɹɱɚɫɬɢɰɵɞɨɥɠɧɚɛɵɬɶɛɨɥɶɲɟɫɭɦɦɵɦɚɫɫɨɛɪɚ ɡɭɸɳɢɯɫɹ ɱɚɫɬɢɰ

ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ

E =

P& c + m c

E

=

P& c + m c P& = P&

ɞɥɹ ɷɧɟɪɝɢɣ ɱɚɫɬɢɰ ɩɨɫɥɟ ɪɚɫɩɚɞɚ ɧɚɯɨɞɢɦ

 

 

 

 

 

 

 

E =

(M m + m )c

 

 

E

=

(M m + m )c

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

M

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T = E m c =

(M m ) m

c

T

=

E

m c =

(M m ) m

c

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

M

ɗɧɟɪɝɢɟɣ ɪɚɫɩɚɞɚ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɜɟɥɢɱɢɧɚ

Q = T + T = (M m m )c

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɭɸ ɷɧɟɪɝɢɸ ɪɚɫɩɚɞɚɸɳɢɯɫɹ ɱɚɫɬɢɰ ɦɨɠɧɨ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɬɶ ɜ ɜɢɞɟ

§

ma

Q

·

a =

 

Ta = Q¨

¸

 

¨

 

M

 

mc

 

¸

 

 

©

 

 

¹

 

 

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɰɟɧɬɪɚ ɢɧɟɪɰɢɢ ɷɧɟɪɝɢɢ ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɯɫɹ ɱɚɫɬɢɰ

ɩɨɥɧɨɫɬɶɸ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɢɯ ɦɚɫɫɚɦɢ ɢ ɦɚɫɫɨɣ ɪɚɫɩɚɞɚɸɳɟɣɫɹ ɱɚɫɬɢɰɵ ȿɫɥɢ m >> m ɬɨT << T Q ± ɛɨɥɶɲɭɸ ɱɚɫɬɶ ɷɧɟɪɝɢɢ ɪɚɫɩɚɞɚ ɭɧɨɫɢɬ ɥɟɝɤɚɹ ɱɚɫɬɢ ɰɚ Ɍɚɤɚɹ ɫɢɬɭɚɰɢɹ ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɚ ɞɥɹ ɚɥɶɮɚ ɪɚɫɩɚɞɚ

ɗɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɜɵɯɨɞ ɹɞɟɪɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɉɨɪɨɝ ɷɧɞɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɣ ɪɟɚɤ ɰɢɢ Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɪɟɚɤɰɢɸ ɬɢɩɚ

a + b c + d

ȼɟɥɢɱɢɧɚ

Q = [(ma + mb )(mc + md )]c

ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɦ ɜɵɯɨɞɨɦ ɪɟɚɤɰɢɢ ȿɫɥɢ Q > ɪɟɚɤɰɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɷɤɡɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɣ ɟɫɥɢ Q < ɪɟɚɤɰɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɷɧɞɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɣ ɉɪɢ ɭɩɪɭ ɝɨɦ ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɢQ =

ɉɭɫɬɶ Q < Ɋɟɚɤɰɢɸ ɛɭɞɟɦ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶ ɤɚɤ ɪɟɚɤɰɢɸ ɪɚɫɩɚɞɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɱɚɫɬɢɰa ɢbɉɭɫɬɶM ± ɦɚɫɫɚ ɬɚɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ Ɍɨɝɞɚ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɟ ɭɫɥɨɜɢɟ ɪɚɫɩɚɞɚ

M > mc + md

90

 

 

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