- •Федеральное агентство морского и речного транспорта
- •Предисловие
- •Лекция 1. Предмет физики.
- •1. Кинематика. Движение тел.
- •2. Движение материальной точки.
- •3. Скорость.
- •4. Ускорение.
- •5. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение.
- •6. Качение тела.
- •Лекция 2. Динамика материальной точки.
- •1. Первый закон Ньютона.
- •2. Второй закон Ньютона.
- •3. Третий закон Ньютона.
- •4. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес.
- •Силы упругости.
- •Силы трения.
- •Лекция 3. Закон сохранения импульса.
- •Введение.
- •Закон сохранения импульса.
- •Закон движения центра масс.
- •Движение тел с переменной массой. Реактивное движение.
- •Лекция 4. Закон сохранения энергии в механике.
- •Энергия, работа, мощность.
- •Потенциальная энергия.
- •Кинетическая энергия
- •Закон сохранения энергии.
- •Удар абсолютно упругих и абсолютно неупругих тел.
- •Лекция 5. Динамика вращательного движения твердого тела.
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия.
- •2. Момент инерции твердого тела.
- •3. Моменты инерции тел различной формы.
- •4. Момент силы относительно неподвижной точки.
- •5. Момент силы относительно неподвижной оси.
- •6. Момент импульса относительно неподвижной точки.
- •7. Момент импульса относительно неподвижной осиz.
- •Лекция 6. Уравнения динамики вращательного движения.
- •1. Закон сохранения момента импульса.
- •2. Гироскоп.
- •Лекция 7 Колебания и волны.
- •Свободные гармонические колебания. Гармонический осциллятор.
- •Задача о колебании груза на пружине.
- •Задача о физическом маятнике.
- •Задача о математическом маятнике.
- •Скорость и ускорение при гармоническом колебании.
- •Энергия гармонического осциллятора.
- •Лекция 8. Сложение колебаний.
- •Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты.
- •Биения.
- •Формула для сложения колебаний в общем случае для плоских волн.
- •Вынужденные колебания.
- •Затухающие колебания.
- •Механические волны (упругие волны)
- •Лекция 9 Уравнение плоской гармонической волны.
- •Фронт волны
- •Фазовая скорость.
- •Волновое уравнение.
- •Стоячие волны.
- •Звуковые волны.
- •Лекция 10 Механика жидкости
- •Линии и трубки тока. Неразрывность струи.
- •Уравнение Бернулли.
- •Ламинарное и турбулентное течение.
- •Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса.
- •Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.
- •1. История.
- •2. Идеальный газ. Параметры состояния газа. Уравнение состояния идеального газа.
- •3. Атомная единица массы (а.Е.М.).
- •4. Свойства идеального газа.
- •5. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
- •6. Основное уравнение кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса).
- •Лекция 12 Первый закон термодинамики.
- •1. Термодинамические системы (тдс).
- •2. Внутренняя энергия систем.
- •3. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы.
- •4. Работа газа при изменении его объема.
- •5. Теплоемкость.
- •Лекция 13 Термодинамические процессы.
- •1. Изохорный процесс
- •2. Изобарный процесс.
- •3. Изотермический процесс.
- •Лекция 14
- •4. Адиабатический процесс.
- •5. Политропический процесс.
- •Лекция 15 Второе начало термодинамики. Сущность второго начала термодинамики.
- •1. Введение
- •2. Обратимые и необратимые процессы.
- •3. Круговые процессы (циклы).
- •4. Прямой цикл (тепловая машина).
- •5. Обратный цикл (холодильник).
- •6. Цикл Карно. Произвольный обратимый цикл.
- •Лекция 16 Энтропия.
2. Второй закон Ньютона.
Если тело при взаимодействии с другим телом изменяет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения и начинает двигаться ускоренно, то говорят, что на это тело действует сила . Таким образом, сила характеризует действие одного тела на
другое. Сила – величина векторная, имеющая величину и точку приложения. Если на тело действует несколько сил, то их действие эквивалентно равнодействующей силе, являющейся векторной суммой составляющих сил.
Масса.Всякое тело оказывает сопротивление при любых попытках изменить его скорость. Это свойство называют инертностью. Физическая величина, характеризующая меру инертности тела, называется массой.
Если с одной и той же силой действовать на тела с разной массой, то большее ускорение получит тело с меньшей массой, то есть . Если на тело с массойдействовать с разными силами, то. Обобщая эти два опыта, сформулируем 2-й закон Ньютона.
Ускорение тела прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела:
.
Из второго закона следует, что
.
Введем другое определение силы через импульс или количество движения, равное
. Величинав классической механике постоянна, а- ускорение. Тогда, то есть,сила есть производная импульса тела по времени, или . Это основное уравнение динамики. В этой форме 2 закон Ньютона остается справедливым и в релятивистской мезханике.
3. Третий закон Ньютона.
Во всех случаях, когда в опыте участвуют два тела А и В, и тело А сообщает ускорение телу В обнаруживается, что тело В сообщает ускорение телу А. Действие тел друг на друга имеет характер взаимодействия.
Силы с которыми два тела действуют друг на друга равны по величине и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей тела, .Силы приложены к разным телам и не могут уравновесить друг друга.
4. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес.
В классической механике имеют дело с гравитационными силами, электромагнитными силами, а также с силами упругости и трения. Два последних вида сил определяются характером взаимодействия молекул вещества. Силы взаимодействия между молекулами имеют электромагнитное происхождение. Следовательно, силы упругости и трения являются по своей природе электромагнитными.
Гравитационные и электромагнитные силы являются фундаментальными.
Ньютон установил закон всемирного тяготения.
Между любыми двумя телами действует сила взаимного притяжения прямо пропорциональная произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними:
.
Силы тяготения всегда являются силами притяжения. Эта сила мала. Она велика только за счет больших масс. Коэффициент пропорциональность называется гравитационной постоянной,= 6,67 10-11нм2/кг2и равна силе с которой два тела массой 1 кг притягиваются на расстоянии 1м. Фигурирующие в этом законе массы называются гравитационными. В отличии от инертной массы, входящей в 2-й закон Ньютона. Из опыта установлено, что гравитационная и инертная массы одного тела строго пропорциональны друг другу. Поэтому их можно считать равными и говорить просто о массе.
На любое тело, расположенное вблизи Земли действует сила тяготения, под действием которой тело будет двигаться с ускорением свободного падения .
Сила с которой тело притягивается к Земле называется силой тяжести . Согласно закону Галилея все тела падают с одинаковым ускорением=9,8 м/с2. Если пренебречь суточным вращением Земли, то сила тяжести равна силе тяготения
.
Весом теланазывают силу, с которой тело действуетна опору или подвес. По 3-му закону Ньютона вес тела, то есть сила с которой тело действует на опору и сила реакции опорыN, с которой опора действует на тело равны по модулю и противоположно направлены
.
Сила тяжести является результатом взаимодействия тела и Земли, а вес – тела и опоры.Вес зависит от среды, в которой определяется ( жидкость или воздух, где возникает выталкивающая сила).Вес зависит от ускорения, с которым двигается опора.
Пусть тело находится в лифте, движущемся с ускорением . Согласно второму закону Ньютона
.
Если ускорение направлено вверх, то и. Если ускорение направлено вниз, тои. Если, то- состояние невесомости, вес тела равен нулю, тело не давит на опору.