4. Движение тела под действием силы тяжести.

1. Движение тела, брошенного горизонтально

Тело, брошенное горизонтально, движется по параболической траектории: его движение рас­кладывается на движение горизонтальное с посто­янной скоростью v₀ и свободное падение с нулевой начальной скоростью.

Дальность полета тела: l = v₀t.

В ысота падения тела:

Скорость тела при движении по параболе направлена по касательной в любой точке тра­ектории и равна геометрической сумме и ( — начальная скорость тела).

Модуль скорости тела, брошенного горизон­тально, можно рассчитать по формуле: .

2. Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Траектория движения тела— парабола

Дальность полета тела, брошенного под уг­лом а к горизонту:

М аксимальная высота подъема тела (π > α):

Время движения:

5. Вес тела. Невесомость. Движение искусственных спутников. Первая космическая скорость. Вес тела, движущегося с ускорением.

1. Если тело свободно падает вместе с опорой, то , .

Невесомость – явление исчезновения веса при движении опоры с ускорением свободного падения.

2. Вес тела, находящегося на неподвижной или горизонтально движущейся опоре, равен по модулю силе тяжести

P = mg.

3. В ес тела, движущегося ускоренно, направление ускорения которого совпадает с направлением ускорения свободного падения, меньше веса покоящегося тела

P = m(g - a),

4. Вес тела, движущегося ускоренно, направление ускорения которого противоположно ускорению свободного падения, больше веса покоящегося тела

Р = m(g + a).

І космическая скорость – скорость, которую необходимо сообщить телу массой т, чтобы оно стало спутником Земли.

По второму закону Ньютона:

; – центростремительное ускорение тела, где – радиус Земли.

Если учесть, что по закону всемирного тяготения

, то

Орбитальная скорость:

ІІ космическая скорость – скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно преодолело земное притяжение.

Работа гравитационных сил:

Из закона сохранения энергии: ;

.

Тело должно иметь кинетическую энергию, равную работе по перемещению тела от R = R_з до ∞.

ІІІ космическая скорость – скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы покинуть пределы Солнечной системы (тело должно преодолеть, кроме сил притяжения к Земле, также и силы притяжения к Солнцу).

Необходимая для этого скорость запуска v₃ зависит от направления за­пуска. При запуске в направлении орбитального движения Земли эта скорость минимальна и составляет около 17 км/с (в этом случае скорость тела относительно Солнца складывается из скорости тела относительно Земли и скорости, с которой Земля движется вокруг Солнца). При запуске в направлении, противоположном направ­лению движения Земли, v₃ ≈ 73 км/с.

6. Сила упругости. Закон Гука.

Силы упругости имеют электромагнитную природу, возникают при деформации твердого тела.

Упругость – свойство восстанавливать форму тела после прекращения внешнего воздействия.

Упругость – это макроскопическое проявление электростатического взаимодействия между частицами, из которых состоит тело. Рассмотрим упругую деформацию растяжения. Пусть на тело действует внешняя растягивающая сила , тогда в образце возникает сила упругости , равная и противоположная растягивающей силе :

Величина силы упругости определяется экспериментальным законом Гука.

Закон Гука. При малых деформациях величина силы упругости прямо пропорциональна величине деформации и направлена в сторону ее уменьшения.

где х – деформация (смещение); k – коэффициент упругости (жёсткость тела).

B системе SI:

Деформация тела определяется изменением его геометрических размеров, например, длины при растяжении или сжатии:

,

где ε – относительное удлинение;

– абсолютное удлинение образца.

Растяжение: Сжатие: