Тема 5. Силы в механике. (2 ч.)

Виды взаимодействий. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, вес тела. Силы упругости. Закон Гука. Сила трения.

Вопросы для самопроверки:

1. Как определяется гравитационная постоянная и каков ее физический смысл?

2. Что такое вес тела? В чем отличие веса тела от силы тяжести?

3. Невесомость и перегрузки.

4. Космические скорости.

5. Какие траектории движения имеют спутники, получившие первую и вторую космические скоро­сти?

6. Какова физическая сущность трения?

7. Виды трения.

8. Упругие силы.

Задачи для решения на занятии:

1. Центры масс двух одинаковых однородных шаров находятся на расстоянии r=1м друг от друга. Масса m каждого шара равна 1кг. Определить силу F гравитационного взаимодействия шаров.

2. Радиус Земли в n=3,66 раза больше радиуса Луны; средняя плотность Земли в k=1,66 раза больше средней плотности Луны. Определить ускорение свободного падения g_Л на поверхности Луны, если на поверхности Земли ускорение свободного падения g считать известным.

3. Период Т вращения искусственного спутника Земли равен 2ч. Считая орбиту спутника круговой, найти, на какой высоте А над поверхностью Земли движется спутник.

4. К проволоке диаметром d=2 мм подвешен груз массой m=1кг. Определить напряжение , возникшее в проволоке.

5. Верхний конец свинцовой проволоки диаметром d=2см и длиной l=60м закреплен неподвижно. К нижнему концу подве­шен груз массой m=100кг. Найти напряжение  материала: 1) у нижнего конца; 2) на середине длины; 3) у верхнего конца прово­локи.

6. Проволока длиной l=2м и диаметром d=lмм натянута практически горизонтально. Когда к середине проволоки подвесили груз массой m=1кг, проволока растянулась настолько, что точка подвеса опустилась на h=4см. Определить модуль Юнга Е мате­риала проволоки.

7. Определить жесткость k системы двух пружин при после­довательном и параллельном их соединении. Жесткость пружин k₁=2кН/м и k₂=6кН/м.

Домашнее задание:

1. Как велика сила F взаимного притяжения двух космических кораблей массой m=10т каждый, если они сблизятся до расстояния r=100м?

2. Радиус R малой планеты равен 250км, средняя плотность ρ=3г/см³. Определить ускорение свободного падения g на поверх­ности планеты.

3. Масса Земли в n=81,6 раза больше массы Луны. Расстояние l между центрами масс Земли и Луны равно 60,3R (R — радиус Земли). На каком расстоянии r (в единицах R) от центра Земли на­ходится точка, в которой суммарная сила гравитацион­ного поля Земли и Луны равна нулю?

4. Искусственный спутник обращается вокруг Земли по ок­ружности на высоте h=3,6Мм. Определить линейную скорость v спутника. Радиус R Земли и ускорение свободного падения g на поверхности Земли считать известными.

5. Какой наибольший груз может выдержать стальная прово­лока диаметром d=1мм, не выходя за предел упругости σ_упр=294МПа? Какую долю первоначальной длины составляет удлине­ние проволоки при этом грузе?

6. Две пружины жесткостью k₁=0,3кН/м и k₂=0,8кН/м соединены последовательно. Определить абсолютную деформацию x₁ первой пружины, если вторая деформирована на x₂=1,5см.