Динамика движения материальной точки. Законы Ньютона - раздел Физика, КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ ПО ФИЗИКЕ Динамика Изучает Движение Тел В Связи С Теми Причинами (Взаимодействиями Межд...
Динамика изучает движение тел в связи с теми причинами (взаимодействиями между телами), которые обуславливают тот или иной характер движения. Механическое взаимодействие тела с другими телами описывают с помощью понятия силы
, которая определяется как векторная величина, характеризующая механическое взаимодействие данного тела с другими телами, приводящая к их деформации или к возникновению ускорения.
Все тела изменяют свою скорость не мгновенно, а постепенно при их взаимодействии с другими телами, то есть обладают инертностью.Количественной характеристикой инертности тела является его масса m. Она определяется как мера инертности тела при его прямолинейном движении.
В основе классической механики движения материальной точки лежат три закона Ньютона, являющиеся обобщением опытных фактов.
1 закон Ньютона рассматривает движение тела в отсутствии его взаимодействия с другими телами. Тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на тело не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.
Оказывается, что законы Ньютона выполняется не во всех системах отсчета, а только в инерциальных. Поэтому среди всех систем отсчета выделяют инерциальные системы отсчет (ИСО), как системы отсчета, в которых выполняются все три закона Ньютона.
ИСО в природе не существует, так как тела отсчета либо вращаются, либо движутся прямолинейно с ускорением. Наиболее близкой к ИСО можно считать систему отсчета связанную с Солнцем. Для многих физических явлений систему отсчета, связанную с Землей, также можно считать ИСО. Системы отсчета, которые движутся прямолинейно и равномерно относительно инерциальных систем, так же являются инерциальными системами.
Для формулировки второго закона Ньютон ввел понятие импульса тела 
как векторную физическую величину, характеризующую его прямолинейное движение и равную произведению массы тела на его скорость:
.(1.13)
Согласно второго закона Ньютона первая производная от импульса
тела по времени tравна векторной сумме сил, действующих на тело:
.(1.14)
Если масса тела не изменяется от времени, то тогда выражение (1.14) можно записать, вводя в него ускорение тела:
,(1.15)
и сформулировать второй закон Ньютона следующим образом: произведение массы тела на его ускорение равно векторной сумме сил, действующих на тело.
Третий закон Ньютона устанавливает дополнительные связи между силами, возникающими при взаимодействии тел. Согласно этому закону силы, действующие между двумя талами равны по модулю и противоположны по направлению:
.(1.16)
Лекция 2
Все темы данного раздела:
ПО ФИЗИКЕ
Часть 1. Механика. Электричество и магнетизм. Колебания
Методические указания для студентов дневной формы обучения машиностроительного факультета
С
Механика. Материальная точка. Движение материальной точки. Скорость и ускорение произвольно движущейся точки
Механика – это наука о механическом движении тел и происходящих при этом взаимодействиях между ними. Кинематика – раздел механики, который рассматривает лишь само перемещение тел в зависимости от в
Кинематика вращательного движения
Пусть м. т. движется со скоростью по окружности радиуса rвокруг неподвижной оси вращения (рис.1.4а). Положение точки на окружн
Сила тяготения, сила тяжести, вес тела
Ньютон установил закон всемирного тяготения – материальные точки притягиваются друг друга с силой F пропорциональной их массам m1 и m2
Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции
Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета. Системы отсчета, которые движутся ускоренно относительно инерциальных систем, называют неинерциальными.Внеинерциа
Центр масс. Закон сохранения импульса
Под центром масс системы тел понимают точку в пространстве, положение которой относительно какой-либо ИСО определяется радиус-вектором
Кинетическая энергия. Работа. Мощность
Рассмотрим простейшую систему, состоящую из одной частицы, на которую действует сила . Напишем уравнение движения этой частицы:
Потенциальная энергия
Потенциальной энергией можно характеризовать систему тел только в том случае, если между телами этой системы взаимодействие осуществляется посредством консервативных сил. Силы называют консервативн
Вращательное движение твердого тела. Момент инерции. Теорема Штейнера
Твердыми называют тела, в которых не происходит перемещение одних частей этого тела относительно других.
Если прямая линия, проведенная через две точки этого тела, остается параллельной са
Кинетическая энергия вращающегося твердого тела
Определим выражение кинетической энергии для тела, вращающегося вокруг выделенной оси (рис. 3.2). Разобьем тело на отдельные матер
Основное уравнение динамики вращательного движения
Если тело, закрепленное на неподвижной оси О, приходит во вращательное движение под действием некоторой силы
Силы трения. Статическое и кинематическое трение
Всякое движущееся тело встречает сопротивление своему движению со стороны окружающей его среды и других тел, с которыми оно соприкасается. На любое движущееся тело действуют силы трения
Статическое трение
Рис. 3.4
Если к телу, лежащему на горизонтальной плоскости (рис. 3.4), приложит
Кинематическое трение
Закон Амонтона – Кулона для трения скольжения можно выразить формулой:
Fск=f'N, (3.12)
гдеf' – коэффициент трения скольжения, а
Условие неразрывности потока жидкости
Течение жидкости принято изображать с помощью линий тока – это линии, в каждой точке которых векторы скоростей частиц жидкости направлены по
Уравнение Бернулли
Рассмотрим течение идеальной несжимаемой жидкости по трубке тока. Под действием сил давления действующих внутри жидкостей, большой объем
Сила внутреннего трения
Идеальная жидкость, т. е. жидкость без трения, является абстракцией. Всем реальным жидкостям и газам в большей или меньшей степени присуща вязкость или внутреннее трение. Вязкость проявляется в том
Ламинарное и турбулентное течение
Наблюдается два вида течения жидкости (или газа). В одних случаях жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят друг относительно друга, не перемешиваясь. Такое течение называют лам
Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея
Рассмотрим две инерциальные систем системы отсчета (рис. 4.3) – неподвижную К с осями координат Ох, Оу, Оzи движущуюся относительно ее с постоянной скоростью
Все физические явления протекают одинаково во всех ИСО;
4) все законы физики инвариантны относительно преобразований Лоренца.
Согласно второму постулату специальной теории относительности скорость света в вакууме одинак
Следствия из преобразований Лоренца
Одновременность событий в разных системах отсчета.Пусть в системе К в точках с координатами х1 и х2 происходят одновременно два события в момент
Релятивистский закон сложения скоростей.
Пусть вдоль совпадающих осей Ох и О'х' систем отсчета К и К' в их положительном направлении с постоянной скоростью движется тело. Проекция вектора скорости тела на
Релятивистские выражения массы и импульса тела
Уравнения Ньютона инвариантны по отношению к преобразованиям Галилея. Однако по отношению к преобразованиям Лоренца они оказываются не инва
Релятивистское выражение для энергии
Найдем выражение для кинетической энергии материальной точки в релятивистской механике. Приращение dTкинетической энергии материальной точки при элементарном перемещении
Электрические заряды. Закон Кулона
В природе существует два рода электрических зарядов – положительные и отрицательные. На основании ряда опытов было выявлено, что электрический заряд любого тела состоит из целого числа элементарных
Потенциальная энергия. Потенциал. Работа сил электрического поля
Взаимодействие между неподвижными зарядами осуществляется посредством электростатического поля: взаимодействуют не заряды, а один заряд в месте своего расположения взаимодействует с полем, созданны
Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей
Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные частицы и тела служит векторная величина , называемая нап
Связь между потенциалом и напряженностью
Элементарная работа, совершенная при бесконечно малом перемещении заряда qв электрическом поле
и dA= – dU= – d
Графическое изображение электростатических полей
Для графического изображения электростатических полей используют линии вектора - они проводятся так, чтобы в каждой точке вектор
Электрическое поле в диэлектрике
К диэлектрикам относятся вещества в которых нет свободных зарядов или их число настолько мало, что они не оказывают существенного влияния на их характеристики. Известно, что по срав
Поле заряженного проводника
К проводникам относятся вещества, проводящие электрический ток; в них имеются свободные заряды, которые способны перемещаться по проводнику под действием электрического поля. В металлических провод
Электроемкость конденсатора
Рассмотрим уединенный проводник, в окружающем пространстве которого нет других тел. Из формул электростатики следует, что заряд проводника qи его потенциал φ (он в условиях равновесия одинаков
Энергия электрического поля
Выведем формулу для энергии заряженного проводника. Рассмотрим работу внешних сил по увеличению заряда проводника от q1 = 0 до q2. Для этого будем малыми порциям
Электродвижущая сила. Закон Ома для неоднородного участка цепи
Возьмем замкнутую электрическую цепь, содержащую источник тока. Рассмотрим как происходит движение положительного заряда (+q
Правила Кирхгофа
Эти правила используются для расчета разветвленных цепей.
Для формулировки первого правила Кирхгофа введем понятие узла электрической цепи – это точка цепи, в которой сход
Сила Лоренца. Закон Ампера
На заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила, которую мы будем называть магнитной. Эта сила определяется зарядом q, скоростью его движения и магнитной индукцией
Магнитное поле в веществе
Все вещества являются магнетиками – при помещении их во внешнее магнитное поле они создают свое магнитное поле
Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции
После десяти лет упорной работы Фарадею удалось показать, что не только электрический ток создает в окружающем пространстве магнитное поле, но и магнитное поле способно порождать в замкнутом провод
Токи Фуко
Токи Фуко – это индукционные токи, возникающие в массивных проводниках. Для таких проводников сопротивление Rбудет мало, и по этому индукционные токи (Ii = εi/R) д
Явления самоиндукции и взаимоиндукции
Рис. 10.4
Возьмем контур, по
Второе уравнение Максвелла в интегральной форма. Ток смещения
Основная идея теории Максвелла заключается во взаимосвязи электрических и магнитных полей: если переменное магнитное поле порождает в окружающем пространстве электрическое поле, то, в свою очередь,
Уравнения Максвелла
В основе теории Максвелла, позволяющей описать электрические и магнитные явления в любой среде, лежат записанные ниже уравнения.
1.
Гармонические колебания
К колебательным движениям относят такие движения, которые характеризуются той или иной степенью повторяемости во времени описывающих их величин. С колебаниями мы встречаемся при изучении самых разл
Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты
Пусть тело одновременно участвует в двух гармонических колебаниях одинаковой частоты, происходящих в одном направлении, причем амплитуды и
Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Допустим, что м. т. может совершать колебания как вдоль оси х, так и вдоль перпендикулярной к ней оси у. Если возбудить оба колебания, м. т. будет двигаться по некоторой, вообще говоря, криволинейн
Затухающие колебания
Затухающие колебания наблюдаются в замкнутой механической системе (Fвнеш = 0), в которой имеются потери энергии на преодоление сил сопротивления, или в закрытом колебательном конт
Вынужденные колебания
Под вынужденными колебаниями понимают колебания, происходящие в системе в результате внешнего воздействия (внешней силы или внешнего напряжения), изменяющегося со временем по гармоническому закону.
Вынужденные колебания в цепи переменного тока
Рис. 12.3.
Воспользуемся электрическо
Мощность в цепи переменного тока
Найдем мощность, выделяемую в цепи переменного тока. Мгновенное значение мощности равно произведению мгновенных значений напряжения и силы тока:
Векторы и скаляры
Величины, для задания которых достаточно одного числового значения, называются скалярными. Примерами скаляров могут служить путь, масса, время и т. д.
Величины, для задания которых необход
Новости и инфо для студентов