
- •«Механика»
- •Учебная программа по курсу «Физика» (механика)
- •Раздел 1. Механика (18 лекционных часов)
- •По разделу «Механика»:
- •Принцип относительности Галилея.
- •Механика жидкостей. Уравнение Бернулли. Вязкость.
- •Темы практических занятий по разделу «Механика»
- •Основные физические термины:
- •Метрические приставки:
- •Порядок физических величин и точность в физике
- •Физика изучает временной интервал от 10-15 с до 1018с (время жизни Вселенной).
- •2.Формула для плотности мощности ветрового потока
- •3.Формула для скорости звука в газе
- •Постулат инвариантности заряда.
- •Вопросы для контроля:
- •Раздел 1. Механика
- •1.1. Основные определения кинематики
- •Уравнение (закон) равнопеременного движения:
- •Формула для пути с исключенным временем: .
- •Вопросы для контроля:
- •1.2. Основы динамики
- •1.2.1. Законы Ньютона
- •1.2.2. Приемы интегрирования уравнений Ньютона
- •1.2.3. Принцип относительности Галилея
- •Вопросы для контроля:
- •1.3. Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Принцип эквивалентности масс
- •Вопросы для контроля:
- •1.4. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Сила Кориолиса
- •Вопросы для контроля:
- •1.5.Законы сохранения в механике
- •1.5.1. Закон сохранения импульса
- •1.5.2. Центр масс, импульса и тяжести
- •1.5.3. Закон сохранения энергии в механике
- •1.5.4. Закон сохранения момента импульса
- •Вопросы для контроля:
- •1.6. Элементы статики
- •Вопросы для контроля:
- •1.7. Механика твердого тела
- •1.7.2. Основное уравнение динамики вращательного движения
- •Вопросы для контроля:
- •1.8. Механика жидкостей. Уравнение Бернулли. Вязкость.
- •Вопросы для контроля:
- •Список литературы:
- •Составитель – Милюков Виктор Васильевич, доцент кафедры теоретической физики
- •95007, Г. Симферополь, пр. Вернадского, 4
Вопросы для контроля:
-
Как может быть установлена экспериментально зависимость силы гравитационного притяжения между двумя материальными точками от расстояния между ними?
-
Сформулируйте законы Кеплера.
-
Могут ли два спутника двигаться с разными скоростями по одной круговой траектории?
-
Как зависит скорость движения спутника по круговой траектории от расстояния до центра тяготения?
-
Как зависит период движения спутника по круговой траектории от расстояния до центра тяготения?
1.4. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Сила Кориолиса
Силы инерции при поступательном движении
Законы
Ньютона справедливы только в инерциальных
системах отсчета. В
Рис.7
Рассмотрим рис. 7.
Повторяя
вывод преобразований Галилея, см. рис.2,
получим:
.
После двукратного дифференцирования
получим классическую формулу сложения
ускорений:
.
Выражая отсюда ускорение
,
получим
,
или, с учетом
,
окончательно получаем выражение:
,
которое можно толковать как второй
закон Ньютона для неинерциальных систем
отсчета. При
этом на все тела, обладающие инертной
массой, действует фиктивная сила инерции,
равная
.
Центробежная сила инерции
Рассмотрим
поведение тел в неинерциальной системе
отсчета, вращающейся относительно
инерциальной системы отсчета с постоянной
угловой скоростью
.
Повторяя
рассуждения, получим:
,
где
вектор
перпендикулярен оси вращения. Эту силу
принято называть центробежной силой
инерции. Она возникает во вращающихся
системах отсчета и не зависит от того,
движется тело относительно этой системы
или нет.
Cила Кориолиса
Если тело неподвижно относительно вращающейся системы отсчета, то возникает только одна дополнительная фиктивная сила – центробежная сила инерции. При движении тела кроме центробежной силы инерции возникает еще одна сила инерции, называемая кориолисовой силой.
Пусть
- скорость частицы относительно
вращающейся системы координат. Вычислим
ускорение частицы относительно
неподвижной системы координат как
центростремительное ускорение:
Слагаемое
равно ускорению частицы относительно
диска,
- центробежная сила инерции, а последнее
слагаемое и есть сила Кориолиса.
Более
точное выражение для силы Кориолиса, с
учетом ее направления имеет вид:
.
Сила Кориолиса обладает следующими
свойствами:
-
Сила Кориолиса всегда лежит в плоскости, перпендикулярной оси вращения.
-
Сила Кориолиса перпендикулярна к скорости
и, следовательно, работу над частицей не совершает. Силы, обладающие всеми этими свойствами называют гироскопическими.
Задача
№19 (№
1.103 из сборника задач [5]). Винтовку навели
на вертикальную черту мишени, находящейся
точно в северном направлении, и выстрелили.
Пренебрегая сопротивлением воздуха,
найти, на сколько сантиметров и в какую
сторону пуля, попав в мишень, отклонится
от черты. Выстрел произведен в
горизонтальном направлении на широте
,
скорость пули
и расстояние до мишени
.