- •Конспект лекций по физике
- •Раздел 1 Механика
- •Введение Физика и техника. Физика - наука о природе
- •Интернациональная система единиц измерений си
- •Правило вывода единиц измерения физических величин
- •Механика
- •Кинематика Система отсчета. Кинематические параметры материальной точки
- •Способы описания движения тел
- •Контрольные вопросы:
- •Движение мт по прямой и по окружности
- •Контрольные вопросы:
- •Движение материальной точки при действии гравитации
- •Контрольные вопросы:
- •Кинематика вращательного движения абсолютно твердого тела
- •Контрольные вопросы:
- •Динамика
- •Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона
- •Контрольные вопросы:
- •Неинерциальные системы отсчета. Сила инерции. Центробежная сила. Сила Кориолиса
- •1. Сила инерции при ускоренном поступательном движении со.
- •2. Сила инерции, действующая на тело, покоящееся во вращающейся со.
- •Сила инерции, действующая на тело, движущееся поступательно во вращающейся со.
- •Контрольные вопросы
- •Механическая работа и мощность.
- •Кинетическая энергия материальной точки
- •Контрольные вопросы:
- •Потенциальная энергия. Полная механическая энергия
- •Контрольные вопросы:
- •Динамика вращения атт
- •Контрольные вопросы:
- •Статика
- •Контрольные вопросы:
- •Законы сохранения в механике Закон сохранения энергии. Закон сохранения момента импульса
- •Контрольные вопросы:
- •Закон сохранения импульса. Соударение двух тел
- •Контрольные вопросы:
- •Закон всемирного тяготения
- •Сила тяжести
- •Работа в поле тяготения
- •Определение масс небесных тел
- •Контрольные вопросы:
- •Гидростатика
- •Контрольные вопросы:
- •Элементы релятивистской механики Преобразования Галилея
- •Постулаты специальной теории относительности (Эйнштейна)
- •Принцип относительности
- •Принцип инвариантности скорости света
- •Контрольные вопросы:
- •П реобразования Лоренца
- •Следствия из преобразований Лоренца
- •Одновременность событий в различных системах отсчета
- •Длительность событий в разных исо
- •Длина тел в разных исо
- •Релятивистский закон сложения скоростей
- •Контрольные вопросы:
- •Интервал между событиями
- •Основной закон релятивисткой динамики мт
- •Закон взаимосвязи массы и энергии
- •Контрольные вопросы:
Закон всемирного тяготения
Изучением движения планет люди занимались, начиная с глубокой древности. Астроном Иоганн Кеплер обработал результаты многочисленных наблюдений и изложил законы движения планет:
Планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце.
Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает одинаковые площади.
Для планет солнечной системы - постоянная величина, где R - радиус орбиты планеты (половина большой оси эллипса); Т - период обращения планеты вокруг Солнца.
Впоследствии Ньютон на основании законов Кеплера и основных законов динамики открыл закон всемирного тяготения: Все тела (материальные точки) независимо от их свойств, притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними F = G , где:
G - гравитационная постоянная. G = 6,672 • 10-11
Сила тяжести
Согласно второму закону Ньютона любое тело вблизи поверхности Земли начинает двигаться с ускорением свободного падения под действием силы тяжести .
Для тел, находящихся на поверхности Земли: , где М - масса Земли, m - масса тела, R3 - радиус Земли. Отсюда:
Если тело массой m находится на высоте h над поверхностью Земли, то . Таким образом, сила тяжести уменьшается с удалением от Земли.
Работа в поле тяготения
Е
Рисунок 24. К работе сил тяготения
Эта работа не зависит от траектории, а определяется лишь начальным и конечным положением тела. Следовательно, силы тяготения - консервативные, а поле тяготения – потенциальное.
Работа, совершаемая консервативными силами:
При R2 0.
Потенциальная энергия двух тел, находящихся на расстоянии .
Если тело массой m находится на высоте h над поверхностью Земли, то его потенциальная энергия , где
R3- радиус Земли R3 = 6,4-106м, М - масса Земли. М = 6 1024 кг.
Невесомость
Вес тела – это сила, действующая на опору или на подвес. Состояние тела, при котором оно движется только под действием силы тяжести, называется состоянием невесомости. Если к телу приложена не только сила тяготения , но и другая сила , создающая ускорение тела , то дополнительная сила должна удовлетворять условию: .
Тогда вес тела = .
Если тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, то и .
Если тело свободно движется в поле тяготения по любой траектории, то и - тело будет невесомым.
Космические скорости
Первая космическая скорость - это минимальная скорость тела, при которой оно становится спутником Земли и начинает двигаться вокруг Земли по круговой орбите радиусом . Тогда сила тяготения Земли создает нормальное ускорение, равное . По второму закону Ньютона ; и .
Поэтому
Вторая космическая скорость - скорость, при которой тело преодолевает притяжение Земли и превращается в спутник Солнца. Для этого необходимо, чтобы кинетическая энергия тела была равна работе, совершаемой против сил тяготения.
Третья космическая скорость - позволяет телу покинуть Солнечную систему, преодолев притяжение Солнца. = 16,7 при условии запуска тела в направлении орбитального движения Земли. При запуске тела в противоположном направлении =73 .