- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
- •Курс лекций.
- •Оглавление
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •Глава 4. Работа и энергия
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •Глава 6. Механические волны
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •1.1 Понятия и определения
- •Модуль вектора ускорения
- •Для самостоятельного изучения
- •1.2. Виды движения
- •При постоянной угловой скорости , угловой путь и угол поворота определяется из равенств:
- •Для самостоятельного изучения
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •2.1 Понятие силы. Равнодействующая сила.
- •2.2 Силы гравитационного взаимодействия
- •2.3 Силы трения
- •2.4 Сила вязкого трения и сопротивления среды.
- •2.5 Сила упругости. Закон Гука.
- •2.6 Законы Ньютона
- •2.7 Принцип относительности Галилея. Неинерциальные системы отсчета
- •2.8 Задачи динамики материальной точки.
- •2.9 Примеры решения типовых задач.
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •3.1. Поступательное движение
- •3.2. Вращательное движение
- •3.3. Колебательное движение
- •Глава 4. Работа и энергия
- •4.1. Работа. Мощность
- •4.2. Кинетическая энергия
- •И всегда положительна в любой системе отсчета.
- •4 Dr.3. Потенциальная энергия
- •4.4. Связь потенциальной энергии с силой
- •Для самостоятельного изучения
- •4.5. Потенциальная энергия тела относительно поверхности Земли
- •4.6. Работа силы тяжести
- •4.7. Потенциальная энергия пружины
- •4.8 Потенциальный барьер и яма
- •4.9. Работа и энергия при вращательном движении
- •4.10 Кинетическая энергия вращательного движения
- •4.11 Энергия колебательного движения тела
- •4.12 Добротность
- •Лекция 12
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •5.1 Закон сохранения импульса
- •5.2 Закон сохранения момента импульса
- •При составлении равенства (5.5) учтено, чтои.
- •5.3 Закон сохранения энергии
- •Для самостоятельного изучения
- •5.4 Применение законов сохранения к упругому и неупругому соударению двух тел
- •5.4.1 Абсолютно упругий удар
- •5.4.2 Абсолютно неупругий удар
- •Глава 6. Механические волны
- •6.1 Продольные и поперечные волны
- •Уравнение плоской гармонической волны. Волновое уравнение.
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •7.1 Размеры и масса молекул
- •7.2. Движение и столкновение молекул газа
- •7.3 Давление и температура.
- •7.4 Скорость и энергия молекул [распределение Максвелла]
- •7.5 Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность.
- •7.6 Давление идеального газа на стенку
- •7.7 Уравнение состояния идеального газа
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •8.1. Термодинамическая система. Внутренняя энергия идеального газа
- •8.2. Работа и теплопередача
- •8.3. Первое начало термодинамики, термодинамические изопроцессы.
- •8.4 Теплоемкость
- •Теплоемкость газов при постоянном объеме.
- •8.5 Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность. Энтропия.
- •8.6 Изменение энтропии в изопроцессах
- •8.7 Тепловая машина. Цикл Карно.
- •Для самостоятельного изучения
- •8.8 Второе начало термодинамики
- •Основные понятия в механике Кинематика
- •Динамика
- •Вес тела – сила, приложенная к опоре или подвесу, которые удерживают тело от свободного падения. При неподвижной опоре (подвесе) или при их равномерном движении вес тела равен силе тяжести.
- •Работа и энергия
- •Механические волны
- •Молекулярная физика
- •Термодинамика
- •Основные законы Механика
- •Молекулярная физика
- •Обозначения
- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
Глава 2. Динамика материальной точки
Лекция 4
2.1 Понятие силы. Равнодействующая сила.
Сила – это векторная величина, характеризующая взаимодействие тел, в результате которого они приобретают ускорение или деформируются.
Если на тело действуют несколько сил, то каждая из них сообщает ему ускорение независимое от других сил (принцип независимости действия сил или принцип суперпозиции).
Действие на тело n сил эквивалентно действию одной равнодействующей силы . Направление равнодействующей силы определяется векторным (геометрическим) сложением всех сил, действующих на тело.
. (2.1)
Модуль равнодействующей силы
, (2.2)
где , ,– проекции равнодействующей силы на координатные оси, равные алгебраической сумме соответствующих проекций ее составляющих сил.
2.2 Силы гравитационного взаимодействия
Гравитационное взаимодействие проявляется в притяжении друг к другу тел. Объясняется это взаимодействие наличием гравитационного поля вокруг каждого тела.
Модуль силы гравитационного взаимодействия между двумя материальными точками массой m1 и m2 расположенными на расстоянии r друг от друга
(2.3)
где F1,2,F2,1– силы взаимодействия направленные вдоль прямой соединяющей материальные точки, G = 6,67– гравитационная постоянная.
Соотношение (2.3) носит название закона всемирного тяготения открытого Ньютоном.
Гравитационное взаимодействие справедливо для материальных точек и тел со сферически-симметричным распределением масс, расстояние между которыми отсчитывается от их центров.
Если принять одно из взаимодействующих тел Землю, а второе – тело с массой m, находящееся вблизи или на её поверхности, то между ними действует сила притяжения
,(2.4)
где M3, R3 – масса и радиус Земли.
Соотношение - постоянная величина равная 9,8 м/с2, обозначается g, имеет размерность ускорения и называется ускорением свободного падения.
Произведение массы тела m и ускорения свободного падения , называетсясилой тяжести
. (2.5)
В отличие от силы гравитационного взаимодействия модуль силы тяжестизависит от географической широты места расположения тела на Земле. На полюсах, а на экваторе уменьшается на 0,36%. Это различие обусловлено тем, что Земля вращается вокруг своей оси.
С удалением тела относительно поверхности Земли на высоту уменьшается сила тяжести
, (2.6)
где – ускорение свободного падения на высотеh от Земли.
Масса в формулах (2.3-2.6) является мерой гравитационного взаимодействия.
Если подвесить тело или положить его на неподвижную опору, оно будет покоиться относительно Земли, т.к. сила тяжести уравновешивается силой реакции, действующей на тело со стороны опоры или подвеса.
Сила реакции – сила, с которой действуют на данное тело другие тела, ограничивающие его движение.
Сила нормальной реакции опоры приложена к телу и направлена перпендикулярно плоскости опоры.
Сила реакции нити (подвеса) направлена вдоль нити (подвеса)
(рис. 2.1).
Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или растягивает нить подвеса и приложена к опоре или подвесу.
Вес численно равен силе тяжести если тело находится на горизонтальной поверхности опоры в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. В других случаях вес тела и сила тяжести не равны по модулю.