Динамика Сила ()

Динамика

Сила () – векторная физическая величина, являющаяся количественной характеристикой действия одного тела на другое (или частей одного и того же тела).

Сила характеризуется: 1. модулем

2. направлением

3. точкой приложения

Равнодействующая (результирующая) сила (Σ) – сила, которая оказывает на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, т.е. геометрическая сумма сил.

Σ = ++ … +

Инерция – явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел (т.е. покой или прямолинейное равномерное движение)

Инерциальные системы отсчёта – системы отсчёта, относительно которых тело движется равномерно прямолинейно или покоится, если на него не действуют другие тела.

Инертность – свойство тел, характеризующее их способность сопротивляться изменению их скорости под воздействием силы.

Масса - мера инертности тел.

Механические силы.

1. Сила всемирного тяготения – сила, с которой все тела притягиваются друг к другу.

Природа – гравитационная.

Направление – вдоль линии, соединяющей центры тел.

Закон всемирного тяготения – все тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. m₁ m₂

где m₁, m₂ – массы взаимодействующих тел, ‌‌‌‌|F₁| = ‌‌|F₂|

R – расстояние между их центрами,

G – гравитационная постоянная, G = 6,67·10^-11 R

Пределы применимости: 1. материальные точки.

2. однородные шары.

3. однородный шар большого радиуса и тело.

Сила тяжести – сила, с которой планета притягивает к себе

окружающие тела. h

F_тяж –частный случай закона всемирного тяготения

Природа – гравитационная.

Точка приложения – центр масс тела.

Направление – вертикально вниз (к центру Земли). F_тяж = mg

g – ускорение свободного падения, g =9,8 м/с² ≈ 10 м/с² - для всех тел!

; - на поверхности планеты (Земли)

; - на высоте h от поверхности планеты (Земли),

где m – масса тела, M – масса планеты (Земли)

h – высота тела над поверхностью планеты (Земли)

Движение спутника вокруг планеты (Земли).

F_т =mа_ц

h

R - 1-ая космическая скорость (старт с поверхности планеты)

М m _з = 7,9

R_орб _h = , где R_орб. = R + h
2. Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.

Природа – электромагнитная.

Точка приложения – опора или подвес.

Направление – противоположное силе реакции опоры

или силе натяжения нити.

= - (Р = N) - по третьему закону Ньютона
P = mg P = m(g+a) ↓↑ P = m(g-a) ↑↑ P = 0

если =const - направлено вверх - направлено вниз =

опора – горизонтальна, а_ц невесомость

подвес – вертикален а_ц
3. Сила упругости – сила, которая возникает при деформациях тела.

Природа – электромагнитная.

Точка приложения – тело.

Направление – противоположное направлению смещения частиц при деформации.

При упругих деформациях выполняется закон Гука – сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине деформации и направлена против смещения частиц при деформации. F_упр l₀х

F_упр = -kx |x| = |l – l₀|

|F_упр| = k|x| l

х – величина деформации. х

где k – коэффициент жесткости. [k] =

k

Последовательное	Параллельное	Колебание тела
k1 k2 =++ … + (х = х1 + х2 + … + хn)	k1 k2 k = k1+k2+ … + kn F = F1 + F2 + … + Fn	k1 k2 k = k1+k2

трение покоя	трение скольжения	трение качения
Fтр.покоя– сила трения, возникающая при движении соприкасающихся тел относительно друг друга, направленная вдоль поверхностей соприкосновения, что препятствует относительному движению тел. Fтр.покоя = Fтяги , пока отн.= 0 Fтр.покоя макс = µN – максимальное значение Fтр.покоя	Fтр.скольж. – сила трения, действующая между соприкасающимися телами, движущимися относительно друг друга. Fтр.скольж= µN , где µ - коэффициент трения скольжения. Fтр.скольж ≈ Fтр.пок.max Fтр не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Если tgα = µ - скольжение	Fтр.кач. – сила, возникающая, когда одно тело катится по поверхности другого. Fтр.скольж. » Fтр.кач.

I законНьютона	II законНьютона	III законНьютона
Когда тело движется равномерно прямолинейно или покоится? - если сумма действующих на тело сил равна нулю или силы отсутствуют. если++ … +=0, ( Σ =0), то = const или = 0	Когда тело движется с ускорением? - если действующие на тело силы не скомпенсированы. Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. = m= ++ … + Особенности II закон Ньютона: 1. Для любых сил. 2. Сила причина ускорения и определяет ускорение. 3. Вектор сонаправлен с вектором Σт.е. ↑↑ - Тело движется прямолинейно, если Σ= const по направлению. - Тело движется по окружности, если Σ - Тело движется криволинейно при α ≠ 0 и α ≠ 90°	Как взаимодействуют два тела? Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. = - 1) 2) S N N S 3) Особенности III закон Ньютона: 1. Силы возникают только парами. 2. Силы одной природы. 3. Силы не уравновешивают друг друга, т.к. приложены к разным телам.

1. 
   Сделать чертеж по плану:
   

1. 
   Опора (если есть)
   
2. 
   Тело.
   
3. 
   Силы.
   
4. 
   Ускорение (если есть)
   
5. 
   Оси координат (х вдоль ).
   

2. 
   Проанализировать состояние объекта: покой, равномерное прямолинейное движение или равноускоренное движение. В зависимости от этого записать I или II закон Ньютона, описывающий условие данной задачи в векторной форме.
   
3. 
   Сделать проекции этого выражения на оси.
   
4. 
   Записать систему уравнений, добавив в неё при необходимости формулу силы трения или уравнения кинематики.
   
5. 
   Решить систему уравнений относительно неизвестной.