
MexLekcii2010prn
.pdf
9
9.
. . .
.
.
|
, |
|
||
|
. |
, |
||
|
. , |
|
|
m=dM/dt.
,
.
( )
, .
.
, t
(t), v.
dt , 0 . ,
( , .),
, F. 0 ,
“ - 0”, – –
. ,
.
. t,
0, ( ) 0 = v. (t + dt)
0)
( - 0), (v+dv), 0,
. dt
, :
dP = P–P0 = Fdt Þ (M–m0)×(v+dv) + m0u – Mv = Fdt |
(1) |
Mv + Mdv – m0v –×m0dv + m0u – Mv = {m0dv – }
= Mdv m0v + m0u = Mdv + ( – v )m0 = Fdt . |
(2) |
V – ,
0 . ,
0, ,
(1). ,
dM=M(t+dt)–M(t), (
0 , dM>0), (
, dM<0), , , 0 dM,
, : m0 = –dM.
(1): dM<0, m0>0 ( ), ( –0), , ( + 0),
( – 0), dM>0 m0 = –dM<0 , –(– 0)= + 0.
61

9
, (2), 0 –dM, ( –v) V:
Mdv – VdM = Fdt |
|
M |
dv |
- V |
dM |
= F . |
(2 ) |
|||||
dt |
|
|||||||||||
: |
|
|
|
|
dt |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
M |
dv |
= F + V |
dM |
|
Ma = F + Fp. |
(3) |
|||||
|
|
|||||||||||
|
|
dt |
dt |
|
|
|
|
|
|
|
– ,
1897 , – ( ), , v –
, V – ( )
( ) , Fp – . ,
,
.
V dM = Fp ,
dt
, .
m – ( ) (
), ( dM/dt<0)
(3)
M |
dv |
= F - mV . |
(4) |
|
|||
|
dt |
|
Fp=-mV ( ) V
,
. ,
.
m1
V1, m2 V2,
F = F + F = V |
dM |
+ V |
dM |
= -V m + V m |
|
. |
|||
|
|
|
|||||||
p p1 p2 |
1 dt |
2 dt |
1 1 |
2 |
2 |
|
|||
, |
m1=m2=m0, |
Fp=m0(V2-V1). |
, |
“ ” m0, .
.
1. |
u = v, |
V = u v = 0, |
|
M |
dv |
|
= F – . |
||||||||||||||||
dt |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
dv |
|
|
|
|
dM |
|
dv |
|
dM |
|
d(Mv) |
|
|
dP |
|
|||
2. |
u = 0, |
V = v, |
M |
= F - v |
Þ M |
+ v |
= |
= |
|
= F |
|||||||||||||
dt |
dt |
dt |
dt |
dt |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
||||||||
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
3. |
F = F =0, M |
dv |
= V |
dM |
= F – . |
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
dt |
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
62

9
(F=0 – )
(V=const)
,
( ) :
M |
dv |
= -V |
dM |
. |
(5) |
dt |
|
||||
|
|
dt |
|
0, v0,
– v,
(5)
Dv=v–v0 – (1903 ,
1857-1935):
dv = -V |
dM |
v |
|
|
M |
dM |
|
|
|
|
|
|||
|
, òdv = -V ò |
|
|
= -V |
(ln M - ln M0 ) |
|||||||||
M |
M |
|||||||||||||
|
|
v0 |
|
|
M0 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v−v0 |
|
|
|||
|
|
|
|
M0 |
|
|
|
|
|
− |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|||
v = v0 + V ln |
|
|
|
|
M = M0e |
|
|
|
||||||
M |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= -V ln |
M |
|
||||||
M0 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
M0 |
= e |
|
v |
|
|||
|
V |
. |
(4) |
|||||
|
|
|||||||
|
M |
|
|
, v
0 V
( – F=Mg), V=u-v=u,
v=0 ( ).
V
,
, 0/ ,–
.
: V » (3-5) , 0/ » 10-20. ,
,
: v =4×ln15 » (4×2,3×lg15) » 4×2,71 » 10,8 ,
(v » 12 ), .
v » 7
v » 8 .
. . ,
: (
).
,
. v = V×ln(M0/M)
x(t) = x0 +V òln M0 dt . M(t)
,
). :
(t) = 0(1-at) (t) = 0 -αt ,
63

|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
a – “ ” 0. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
, |
||
|
100 |
|
|
|
|
|
, |
||
0 |
|
|
|
|
|
|
, |
||
|
80 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
0 ( 0 ), |
||||
60 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
. |
||||
40 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
(4), 0 |
||||
20 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
: |
||
|
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
v |
|
|
0 |
M0 = M eV |
( v0 = 0). |
||||||
|
|
, |
|
. 1 |
. 1 |
|
|
|
|
V=5 . |
|
, , |
v = 24 |
120 |
( )!
, !
.
? , ,
V=5-7 , . ,
v=100 , 0/ = 490×106.
= 1000 = 1 , !
v~ ,
=f(v)
.
( : 0 = » 6×1021 , = 1 V = 5 ,
v = 251 !!! ? – !)
.
,
t,
. t t+dt
Mdv,
, V, V –
. ,
F, dt Fdt. :
Mdv = Fdt ± dmV ,
„+” – ; „-” – .
, ± dM . :
dM = + , dM = – . :
M dv = F + dM V , dt dt
V – .
64
10
10. .
.
. .
. , . 1- , 2- 3- .
,
.
.
§1. .
“ ” (
, ).
: “ ,
, , – ,
, , ,
”.
. – :
. ,
– , .
XVI . , ,
(
!).
. (1571-1630 .),
(1546-1601 .) , 1609
:
1),
.
2),
.
(
)
2 |
3 |
æ |
|
ö2 |
æ |
|
|
ö3 |
|
|
3 |
3 |
|
|
MC |
|
||
T1 |
|
a1 |
ç T1 |
÷ |
ç a1 |
÷ |
|
|
a1 |
|
a2 |
= K , |
K = G |
|
||||
|
= |
|
( ç |
|
÷ |
= ç |
|
|
÷ |
) |
|
|
= |
|
|
(1) |
||
T 2 |
a3 |
T |
a |
2 |
T 2 |
T 2 |
4p2 |
|||||||||||
2 |
2 |
è 2 |
ø |
è |
|
ø |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
– ( , – ).
1- 2- .
“ ”
, , , , =0.
v =0
( ) –
65

10
.
F12 i F21, , ,
, ( ),
, =0. dN = 0 , , dt
N=const. N=[r×p]=m×[r×v]
,
|
– |
|
|
: . 1- . |
|||
|
|
: , |
|
|
, |
|
|
|
( . 1). |
||
|
N=const, N1=N2 |
||
|
t1 i t2; |
N1=(mv×r×sina)1 = |
|
|
m×(dr/dt)×r×sina = m×r×(dr×sina)/dt = m×r×h/dt |
||
|
= (m2S/dt)1. : N2 = (m2S/dt)1. |
||
. 1 |
dt1=dt2, , S1=S2, |
, 2-
( , sina = sin(180-a)).
: ,
.
16 , 1686 ,
, . ,
,
, ,
( ).
:
,
F = G |
m1m2 |
. |
(2) |
|
|||
|
r 2 |
|
G=(6,672±0,003)×10-11 × 2 2 – , ,
1 1
. G (1731-1810 .) 1798 , 1898 .
, (2)
(“
”), , r – .
, ,
66
10
,
, (2)
F = åFij = Gåå |
Dmi Dm j æ r ö |
, |
(2 ) |
|||
|
ç |
|
÷ |
|||
r 2 |
|
|||||
i j |
è r ø |
ij |
|
|||
|
ij |
|
|
|
|
D D j – , rij – , r/r –
, , .
, ,
( ) ,
, F=0 ( F=0
)
,
, .
.
:
F = k |
q1q2 |
|
r |
, |
( k = |
1 |
) |
(3) |
|
r 2 |
|
r |
|
4pee0 |
|
|
k = 9×109 × 2 2 ( , e=1), q1 i q2 – , r –
. k, F,
, (
e).
, –
, .
, , ,
, , , .
, ,
. , » 104 1
F»6×10-3 ,
. ,
, .
,
( r) ,
( ),
, , .
, .
( ).
( )
.
67
10
§2.
,
.
g = |
F |
= -G |
m r |
( E = |
F |
= k |
q |
|
|
r |
|
||
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
) , (4) |
||||
m |
r2 r |
q |
r |
2 |
|
r |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 – , F, 2 – , . g –
, – ,
( =1 , “ ” )
. 1
h ( ) ( 2= , r=R +h):
F = G |
m1M3 |
|
r |
= m1 g . |
(R3 + h)2 |
|
r |
||
|
|
|
, g = F/m h (h=0)
, , ) :
g |
|
= -G |
M r |
|
g |
|
= G |
|
M |
= 6,672 ×10 |
−11 5,98 |
×1024 |
|
|
2 |
|
||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
, |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
» 9,83 ( |
). |
||||||||||||||
R2 r |
|
R2 |
(6,371×106 )2 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
( |
, |
||||||||||||||||||||||||
) : |
|
m |
|
|
|
m |
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
j |
= |
ò |
g × dr = |
ò |
gdr = |
ò |
G |
dr |
= - G |
, |
|
( j |
= k |
). |
(5) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r 2 |
|
|
r |
|
|
|
r |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
( F || dr, >0).
( ) ,
,
. –
, .
( ). (2) 1 2 –
, , 1894
10-9), 1971 , 10-12
: / = 1±10-12.
.
= , ( ,
)
( m a=F ):
68

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
a = |
F |
= |
1 |
G |
m M3 |
= G |
M |
3 |
|
m |
= G |
M |
3 |
= G |
|
M |
3 |
= g – (6) |
|||||
m |
m |
|
r |
2 |
r 2 m |
|
r 2 |
(R |
3 |
+ h)2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h , 3 R3 – .
(6) .
§3. .
|
, |
|
(F=-F ), ( , |
||
, ) |
r, ( |
F dr ): |
|
||||||||||||
∞ |
Mm |
|
Mm |
|
∞ |
æ |
|
Mm ö |
|
Mm |
|
||
|
|
|
|
|
|||||||||
dA=Fdr A = òG |
|
|
dr = -G |
|
|
|
= -0 - ç |
- G |
|
÷ |
= G |
|
. |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
r |
r |
|
|
r |
|
r |
è |
|
r ø |
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
, ,
( ) ( )
, U(¥)=0,
):
DU = A ®U(¥) - U(r) = -U(r) = G |
Mm |
U(r) = -G |
Mm |
– (7) |
r |
|
|||
|
|
r |
r
. , U(r) = –A ( ,
)
–
j = |
U(r) |
= -G |
M |
, |
(8) |
m |
|
||||
|
|
r |
|
( =1 ) .
|
|
|
|
R ( .2). |
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
, |
. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
, |
|||||||
|
|
, , , |
|||||||
|
. 2 |
, |
|
||||||
|
. |
|
|
|
|||||
|
|
), , .
r = |
M |
= |
3M |
. |
(9) |
|
|
||||
|
V 4pR3 |
|
( )
dr, . ( )
, ,
69
10
(
,
).
dr r
dm = rdV = r×S×dr = r r2dr |
(S – ). |
dm
, ( .
7):
dA = -Udm = G |
M |
dm = G |
rV |
dm |
dA = G |
r(4pr3 / 3) ×r4pr 2dr |
. |
|
r |
r |
r |
||||||
|
|
|
|
|
, :
|
16p2r R |
16p2r |
|
r 5 |
|
R |
16p2r2 |
R5 |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
A = G |
|
òr 4dr = G |
|
× |
|
|
|
= G |
|
× |
|
. |
(10) |
|
3 |
3 |
5 |
3 |
5 |
||||||||||
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dA ,
, ,
!
, |
U = – , |
|
=rV=r R3/3. |
|
|||||||||||||||||
: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
U |
= -G |
r2 42 p2 |
× |
3 |
× |
R5 |
× |
R |
= - |
3 |
G |
r2V 2 |
= - |
3 |
G |
M 2 |
. |
(11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
3 |
3 |
5 |
|
R |
5 R |
5 |
|
R |
|
|
,
, ?
( , ) –
. ,
|
Mc2 = |
3 |
|
GM2 |
Þ |
R » |
GM |
|
. |
(12) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
5 |
|
R |
|
|
c2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
»6,0×1024 , |
R » |
6,7 ×10−11 ×6 ×1024 |
|
= 4,5×10−3 ( ) |
(4,5 !). |
||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
(3 |
×108 )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
. R3»6,4×106 = 6400 ,
, (
). :
R )» 1,5×103 = 1,5 (R »7×108 = 700000 , »2×1030 ), R )» 5×10-6 = 5 (R »1,7×106 = 1700 , »7×1022 ).
70