Связь линейных и угловых величин

Понятно, что линейные и соответствующие им угловые величины должны быть определенным образом связаны между собой. Найдем эти связи.

При повороте радиуса, проведенного в точку М (см. рис. 2), на угол φ точка пройдет по дуге окружности путь

 . (1)

За малое время Δt точка проходит расстояние   , где φ₂ и φ₁ — углы поворота в конце и в начале интервала Δt. Разделив последнее равенство на Δt и учитывая, что   и  , получим

 . (2)

Заметим, что соотношение (2) связывает между собой линейную и угловую скорости не только при равномерном движении точки по окружности, но- и при неравномерном движении тоже. Изменение модуля скорости точки за время Δt есть   , где ω₂ и ω₁ — угловые скорости в конце и в начале промежутка Δt. Разделим последнее равенство на Δt и учтем, что   и  , тогда касательное ускорение

 . (3)

Соотношения (1), (2) и (3) дают для движущейся по окружности точки простую связь между линейными и угловыми величинами: линейная величина равна произведению радиуса окружности на соответствующую угловую величину. Эти соотношения получены нами для конкретной точки М колеса троллейбуса, но они справедливы и для любой другой точки вращающегося (как равномерно, так и неравномерно) тела.

Ответ №7

Что же происходит с телом в те моменты времени, когда взаимодействия с другими телами нет? Ответ на этот вопрос дает первый закон Ньютона, или закон инерции, который гласит: если данное тело не взаимодействует с другими телами, то оно движется прямолинейно и равномерно либо покоится. Такое движение называют движением по инерции. В природе каждое тело постоянно взаимодействует с другими, например мы все время испытываем притяжение Земли, поэтому движение по инерции возможно лишь теоретически. Если, к примеру, представить себе, что исчезло сопротивление воздуха и сила тяжести, то камень, брошенный с поверхности Земли будет двигаться прямолинейно и равномерно по инерции.

Инерциальная система отсчёта, система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Для того чтобы количественно описать взаимодействие тел, определим новую физическую величину: сила – это мера взаимодействия тел. Сила – величина векторная.

Принцип независимости действия сил - принцип механики, согласно которому каждая из сил, действующих на тело, сообщает ему пропорциональное ей ускорение независимо от действия других сил. При этом ускорение тела равно векторной сумме ускорений, сообщаемых ему каждой из этих сил в отдельности. 

В физике различают 4 типа (фундаментальные взаимодействия):

1. Гравитационное взаимодействие возникает из-за наличия у тел массы (любое тело имеющее массу, имеет поле, которое действует на другие тела, находящиеся в поле). Гравитационное взаимодействие есть всегда сила притяжения. Именно гравитационные силы обеспечивают относительную устойчивость вселенной.

2. Электромагнитное взаимодействие вызвано наличием у тел некомпенсированного заряда. В частности наличия электромагнитного взаимодействия объясняется устойчивость атома вещества.

3. Сильное, или ядерное взаимодействие реализуется внутри атомного ядра. Это сила превосходит кулоновские силы.

4. Слабое взаимодействие – это взаимодействие, возникающее при взаимопревращениях элементарных частиц.

Ответ №8

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между равнодействующей всех приложенных к телу сил и ускорением этого тела. Один из трёх законов Ньютона.

Второй закон Ньютона утверждает: в инерциальных системах ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с нею по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки (тела).

Этот закон записывается в виде формулы:

где   — ускорение тела (вектор),   — сила, приложенная к телу (вектор), а m — масса тела. Или, в более известном виде:

Физическая величина, пропорциональная отношению силы, приложенной к телу, к ускорению тела называется массой. Масса – это мера инертности тела. Масса является скаляром. Единицей измерения массы в СИ является килограмм (кг) – это одна из основных единиц измерения СИ.

Аддетивность. Масса составного тела, равная сумме масс его частей.

Если одно тело взаимодействует со вторым, то и второе взаимодействует с первым. При этом справедлив третий закон Ньютона: в инерциальных системах отсчета две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по модулю, противоположными по направлению и направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки. В векторной форме этот закон запишется в виде:

Т.е. сила, с которой одно тело взаимодействует со вторым, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой второе тело взаимодействует с первым. Еще говорят, что сила действия равна силе противодействия, имея в виду, что если считать, что одно тело действует на второе с некоторой силой, то второе противодействует ему с такой же силой. Например, монитор, стоящий на столе, действует на стол своим весом, а стол действует на монитор силой реакции опоры, равной по модулю весу монитора.