Питання для самоконтролю шостого змістового модуля
Рух матеріальної точки в неінерціальной системі відліку
Які системи відліку називають неінерціальними? У чому полягає узагальнення поняття сили, коли переходять до неінерціальних систем відліку? Які сили називають силами інерції і які — ньютонівськими? Чим вони розрізняються і що у них загальне? Як змінюються сили інерції і ньютонівські сили під час переходу від однієї неінерціальної системи відліку до іншої?
За яким правилом підраховується сила інерції в неінерціальній системі відліку яка рухається поступально? Який напрямок цієї сили? Чи здійснює сила інерції роботу? Чи буде ця сила консервативна? Чи можна додавати сили інерції до ньютонівських сил?
Напишіть рівняння руху (другий закон Ньютона) для тіла в неінерціальній системі відліку.
У вагоні, рухомому горизонтально з прискоренням а, висить на нитці завдовжки l вантаж m. Знайдіть кут, який утворює нитка з вертикаллю за умови, що вантаж знаходиться в стані спокою щодо стіни вагону. Визначте силу натягу нитки. Поясніть, чому кут нахилу не залежить від довжини нитки. Чи залежить абсолютне (відносне) видовження нитки від її початкової довжини?
Поясніть, чому в неінерціальних системах відліку не виконуються закони збереження механічної енергії та імпульсу. Як в цьому випадку слід записувати закон збереження механічної енергії для системи матеріальних точок? Вкажіть в неінерціальній системі відліку напрями, в яких зберігається імпульс системи.
Якими особливостями володіє поле сил інерції? Яка напруженість цього поля? У чому спорідненість поля сил інерції з полем тяжіння? Чи помітні ці поля для спостерігача, що знаходиться в неінерціальній системі? У чому полягає принцип суперпозиції полів сил інерції і тяжіння і як він виявляється в неінерціальних системах? Чому рівна напруженість результуючого поля в неінерціальній системі відліку?
Які сили інерції діють в системі відліку, що обертається? Яку силу називають відцентровою? Як обчислюється ця сила? Який її напрям? Чи залежить сила Коріоліса від швидкості руху тіла в системі, що обертається?
Що називають полем відцентрових сил? Чому це поле невідмінне від поля гравітації? Коли накладення поля відцентрових сил на поле гравітації приводить до невагомості? Чим характерний цей стан?
Які сили інерції називають коріолісовими? Приведіть приклади, що показують дію коріолісових сил. Як обчислюється коріолісова сила? Поясніть причину появи сил Коріоліса. Чому коріолісова сила відсутня, якщо тіло рухається паралельно осі обертання системи? Поясніть появу сили Коріоліса для тіла, який рухається в системі відліку, що обертається, по колу з центром, розташованим на осі обертання системи відліку.
Які сили інерції проявляються на Землі? Що таке вага тіла? Яка природа цієї сили? Напишіть формулу зв'язку ваги тіла з силами інерції для системи, яка рухається на Землі поступально з деяким прискоренням.
Поясніть, з яких причин прискорення вільного падіння залежить від широти місця. Яка ця залежність?
Оскільки сила Коріоліса перпендикулярна до швидкості
,
вона ніякої роботи не здійснює. Поясніть,
чому ж у такому випадку праві береги
річок розмиваються, а права рейка
залізниці зношується більше ніж ліва
(при русі з півночі на південь)? За
рахунок якої енергії відбувається
робота по руйнуванню берегів і рейок?У чому виявляється стан невагомості і коли він виникає? Чому в стані невагомості вільні (у рухомій системі) тіла не деформуються? Чи буде стан невагомості всередині літака, що здійснює вільне падіння з вимкненими двигунами?
У космічному кораблі, який рухається з вимкненими двигунами є стан невагомості. Чому він зникає, коли корабель входить в атмосферу Землі? Намалюйте схематичний хід графіків зміни з часом швидкості і прискорення космічного корабля, що здійснює посадку, а також хід графіка зміни сили інерції і напруженості результуючого поля сил тяжіння і сил інерції всередині корабля. На якій ділянці траєкторії спостерігається перевантаження?
Сила тяжіння
В чому полягає закон всесвітнього тяжіння? Який його математичний запис?
Як підраховується сила взаємного притягання двох тіл?
Не проводячи розрахунку, покажіть, що сила, з якою сфера діє на матеріальну точку, що знаходиться поза нею, направлена до центру сфери.
Ньютон довів, що шар маси М діє на матеріальну точку масою m, що знаходиться поза нею так, як якби вся маса шару була зосереджена в центрі сфери. Ґрунтуючись на цьому, доведіть, що дія на матеріальну точку m суцільної однорідної кулі М теж відбувається так, як якби вся маса кулі була зосереджена в центрі кулі. За якої умови це вірно і для неоднорідної кулі? Доведіть, що при розрахунку сили взаємодії між двома однорідними кулями можна прийняти, що маси куль зосереджені в їх центрах.
Чи залежать періоди обертання планет навколо Сонця від їх мас? Яким був би період обертання Місяця навколо Землі, якби маса Місяця була удвічі більшою?
Відстань між центрами двох однакових куль рівна 1м. Сила їх гравітаційного тяжіння рівна 1 Н. Яка їх маса?
Вважаючи в законі тяжіння γ = 1, можна визначити одиницю маси як масу, яка рівна сама собі, при умові,що маси знаходяться на відстані 1м одна від одної і взаємодіють з силою в 1 Н. Чому буде рівна ця одиниця маси, якщо її виразити в кілограмах? Яким був би коефіцієнт пропорційності в другому законі динаміки f= kma, якби застосовувалася одиниця маси, введена вказаним способом?
Які досліди показують, що інертна і гравітаційна маси пропорційні один одному? Опишіть ці досліди.
Опишіть досліди по вимірюванню гравітаційної постійної. Чи можна провести досвід Кавендіша в умовах невагомості? Як це зробити? Чи зміниться при цьому результат?
Як визначити масу Землі, знаючи гравітаційну постійну?
Як проявляється поле тяжіння? Яку фізичну величину називають напруженістю поля? Приведіть на графіку залежність модуля напруженості поля тяжіння від відстані точки від центру, що створює поле. Які поля називають однорідними? Відомо, що металеві оболонки можуть екранувати деяку область простору від дії електричного поля. Чи існує подібний екран для гравітаційного поля?
У чому полягає принцип суперпозиції полів? Розрахуйте положення точки між Землею і Місяцем, в якому напруженість сумарного поля рівна нулю.
За якої умови модуль прискорення вільно падаючого тіла в деякій точці поля рівний модулю напруженості поля в цій точці? Чому прискорення вільного падіння тіл на Землі тільки приблизно рівна напруженості поля?
У Як зміниться сила взаємодії між двома однаковими кулями якщо їх помістити в рідину, густина якої рівна густині матеріалу куль? більше густини куль? менше густини куль?