15. Сила, масса, их единицы измерения. Виды сил в природе. Принцип относительности Галилея.
Сила - векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций. Единицы измерения Н.
Масса - мера инертности тел или частиц.Единицы измерения кг.
В настоящее время различают четыре типа сил или взаимодействий:
гравитационные;
электромагнитные;
сильные (ответственные за связь частиц в ядрах);
слабые (ответственные за распад частиц).
Отцом принципа относительности считается Галилео Галилей, который обратил внимание на то, что находясь в замкнутой физической системе, невозможно определить, покоится эта система или равномерно движется. Во времена Галилея люди имели дело в основном с чисто механическими явлениями. В своей книге «Диалоги о двух системах мира» Галилей сформулировал принцип относительности следующим образом:
Для предметов, захваченных равномерным движением, это последнее как бы не существует и проявляет своё действие только на вещах, не принимающих в нём участия.
16. Деформация тел. Сила упругости. Закон Гука, коэффициент жёсткости, механическое напряжение, относительное удлинение, модуль Юнга.
Деформация - изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
Сила упругости:
1. физическая величина.
2. Сила упругости прямо пропорциональна деформации и направленно противоположно этой деформации.
3. Fупр=k|x|.
4. Н=кг*м/с2.
5. с помощью динамометра (прямой).
Сила Гука:
1. Сила упругости прямо пропорциональна деформации и направленно противоположно этой деформации.
2. Опыт:
динамометр и добавление грузов одинаковой массы.
3. Промышленное применение:
торговля, измерительная промышленность.
4. Границы применения:
в области силы упругости.
Fx = Fупр = –kx.
Это соотношение выражает экспериментально установленный закон Гука. Коэффициент k называется жесткостью тела. В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м). Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.
Механическое напряжение - это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием различных факторов. Механическое напряжение в точке тела определяется как отношение внутренней силы к единице площади в данной точке рассматриваемого сечения.
Модуль Юнга численно равен такому механическому напряжению, которое должно было бы возникнуть в теле при увеличении его длины в 2 раза.
17. Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Опыт Кавендиша.
Закон Всемирного тяготения:
1. Две материальные точки притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Fт
m
Fт
mM/R2
2. опыт:
опыт с пружинными весами.
3. промышленное применение:
крючки, египетская пирамида, Исаевский сабор.
4. границы применения:
а) две материальные точки;
б) материальная точка и сфера;
в) две сферы.
Гравитационная постоянная - G = 6,67*10-11 Н*м2/кг2
Эксперимент Кавендиша - первое экспериментальное измерение гравитационной постоянной, осуществлённое Генри Кавендишем в 1797—1798 годах.
Установка представляет собой деревянное коромысло с прикреплёнными к его концам небольшими свинцовыми шарами диаметром 5 см и массой 775 г. Оно подвешено на нити из посеребрённой меди длиной 1 м. К шарам подносят шары большего размера диаметром 20 см и массой 49,5 кг, сделанные также из свинца. В результате действия гравитационных сил коромысло закручивается на некий угол. Жёсткость нити была такой, что коромысло делало одно колебание за 15 минут. Угол поворота коромысла определялся с помощью луча света, пущенного на зеркальце на коромысле, и отражённого в микроскоп. Зная упругие свойства нити, а также угол поворота коромысла, можно вычислить гравитационную постоянную.
Для предотвращения конвекционных потоков установка была заключена в ветрозащитную камеру. Угол отклонения измерялся при помощи телескопа.
Заподозрив в качестве причины закручивания нити магнитное взаимодейстивие железного стержня и свинцовых шаров, Кавендиш заменил стержень медным, получив те же результаты.