
II закон Ньютона через изменение импульса материальной точки (тела):
1)
,
где
– отрезок времени, в течение которого
произошло изменение импульса материальной
точки (тела);
– равнодействующая внешних сил,
действующих на точку (тело).
2)
,
где
– импульс равнодействующей внешних
сил, действующих на материальную точку
(тело).
Деформация твердого тела – изменение его объема и размеров.
Причина деформации – движение одних частей тела относительно других.
Упругая деформация твердого тела – деформация, которая исчезает после того, как действие внешних сил на тело прекращается.
Силы упругости – силы, возникающие при упругой деформации тел.
Причина возникновения сил упругости: изменение расстояний между частицами тела. При сближении частиц между ними действуют силы отталкивания, при удалении – силы притяжения.
Виды упругих деформаций твердого тела: 1) растяжение – сжатие; 2) сдвиг; 3) кручение; 4) изгиб.
Закон Гука для деформации растяжения – сжатия: сила упругости прямо пропорциональна величине деформации тела (удлинению или сжатию тела (пружины)).
Формула
закона Гука:
,
где
– проекция силы упругости на координатную
ось х,
х
– величина деформации (удлинение или
сжатие тела, т. е. разность между конечной
и начальной длиной тела; х
> 0 при растяжении тела, x
< 0 при сжатии), k
– жесткость тела (пружины).
Жесткость тела (пружины) – скалярная физическая величина, численно равная силе, необходимой для создания в теле единичной деформации, т. е. деформации, равной 1 м.
Единица жесткости тела (пружины): 1 Н/м.
Внешнее трение – взаимодействие между различными соприкасающимися телами, препятствующее их относительному перемещению.
Внутреннее трение – взаимодействие, существующее между частями одного и того же тела.
Сухое трение – трение между поверхностями двух соприкасающихся твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки.
Вязкое (или жидкое) трение – трение, возникающее между поверхностью твердого тела и окружающей его жидкой или газообразной средой, в которой тело движется.
Сила трения – сила, возникающая между двумя соприкасающимися поверхностями и препятствующая их относительному перемещению.
Два вида сухого трения: а) трение покоя; б) трение скольжения.
Трение покоя – трение при отсутствии относительного перемещения соприкасающихся тел.
Трение скольжения – трение при относительном перемещении соприкасающихся тел.
Сила трения покоя – сила, препятствующая возникновению относительного перемещения соприкасающихся тел.
Причина возникновения силы трения покоя: 1) зацепление неровностей поверхностей; 2) упругие деформации этих неровностей; 3) сцепление (слипание) тел в тех местах, где при малых расстояниях между частицами обоих тел возникает межмолекулярное притяжение.
Особенности силы трения покоя: 1) непостоянное значение модуля (с ростом внешней силы растет модуль силы трения покоя и наоборот; при этом тело покоится); 2) равенство модуля силы трения покоя в каждый момент времени модулю внешней силы; 3) противоположное направление силы трения покоя направлению внешней силы; 4) существование максимального (предельного) значения (если внешняя сила превысит это значение, тело выходит из состояния покоя).
Формула
для расчета максимального значения
силы трения покоя:
,
где N
– сила нормальной (перпендикулярной
трущейся поверхности тела) реакции
опоры,
– сила нормального давления тела на
поверхность опоры (
;
– III закон Ньютона).
Коэффициент трения покоя 0 зависит от: 1) материала соприкасающихся тел; 2) качества обработки трущихся поверхностей; 3) наличия между ними инородных веществ (в частности, смазки); 4) многих других факторов.
Трение скольжения – трение при относительном перемещении соприкасающихся тел.
Формула для расчета силы трения скольжения:
,
где
– коэффициент трения скольжения.
Коэффициент трения скольжения зависит от: 1) тех же факторов, что и коэффициент трения покоя; 2) скорости относительного движения соприкасающихся тел.
При расчетах считается, что сила трения скольжения равна максимальной силе трения покоя.