Законы динамики Ньютона. Силы в природе. Закон всемирного тяготения

Законы динамики Ньютона. Силы в природе. Закон всемирного тяготения

Физика

10 класс

Динамика – это раздел механики, который рассматривает взаимное действие тел друг на друга, следствием чего является изменение движения тел.

Аристотель

Галилео Галилей

Инертность – свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.

Что произойдёт с хомяком, если он прекратит бежать?

Вот зачем нужны ремни безопасности…

Особенно если Вы — жираф

Количественной мерой инертности является масса

Первый закон Ньютона

Существуют такие инерциальные системы отсчёта, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно или находится в покое.

Первый закон Ньютона

Силой в механике называют количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения или испытывают деформацию.

Сила – векторная величина .

Сила – причина возникновения ускорения .

Сила характеризуется:

• модулем;
• направлением;
• точкой приложения.

Силы по природе:

• Гравитационные (тяжести)
• Ядерные
• Электромагнитные (упругости, трения)

Силы действующие:

• На расстоянии (тяжести, магнитные)
• При соприкосновении (трения, упругости)

Силы по положению:

• Внутренние (между телами в системе)
• Внешние (извне на тела системы)

Изолированная система тел – система, в которой действуют только внутренние силы.

Равнодействующая сил – это векторная ( геометрическая ) сумма всех сил, действующих на тело.

F p = F 1 + F 2 + F 3 + … + F n

Второй закон Ньютона

Ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе.

Третий закон Ньютона

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

F 1 = -F 2

Деформация – это процесс воздействия на тело, при котором меняются форма тела и его размеры.

Различают два вида деформаций: упругая и пластическая .

Деформация называется упругой , если после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальные размеры и форму.

Деформации, которые сохраняются в теле после прекращения действия внешних сил, называются пластическими или остаточными.

Виды:

Растяжение

Сжатие

Кручение

Изгиб

Сдвиг

Срез

Разрыв

Закон Роберта Гука:

При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела:

F упр. = k · Δx

k – жёсткость пружины [Н/м]

Δx – изменение длины пружины (Δx = x – x 0 )

Обобщённый закон Роберта Гука:

Для малых деформаций относительное удлинение ε и напряжение σ пропорциональны друг другу:

σ = ε · Е,

где Е - модуль Юнга ( величина табличная ).

Силы трения

Трение, возникающее при относительном перемещении соприкасающихся поверхностей твёрдых тел, называется сухим трением .

Ещё один вид сил с которыми имеют дело в механике – это силы трения. Эти силы действуют вдоль поверхностей тел при их непосредственном соприкосновении. Силы во всех случаях препятствуют относительному движению соприкасающихся тел. При некоторых условиях силы трения делают это движение невозможным. Однако они не только тормозят движение тел. В ряде случаев движение тела не могло бы возникнуть без действия сил трения.

Силы трения покоя

Силу трения, действующую между двумя телами, неподвижными относительно друг друга, называют силой трения покоя .

Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения:

Если провести опыт с динамометром и бруском постоянной массы, при этом переворачивая брусок на разные стороны (меняя площадь соприкосновения со столом), то можно увидеть, что максимальная сила трения покоя не меняется (рис. 5). Следовательно, от площади соприкосновения максимальная сила трения покоя не зависит.

Силы трения покоя

Формула для силы трения покоя:

F тр.п max = mg μ,

где μ – коэффициент трения покоя, m – масса тела, g – ускорение свободного падения.

Силы трения покоя

Формула для силы трения покоя для наклонной плоскости:

F тр.п = mg · sin α.

Силы трения скольжения

Возникает в случае, если на тело действует сила, которая приводит тело в движение. Направлена против этой силы вдоль поверхности опоры.

Формула силы трения скольжения: F тр. ск . = Nμ,

где N – сила реакции опоры (зависит от силы давления на опору), μ – коэффициент трения скольжения (зависит от материала, из которого сделана поверхность и качества её обработки (шероховатости)

Силы трения качения

Возникает в случае, если одно тело катится по поверхности другого. Направлено вдоль поверхности качения, против вращения

Формула силы трения качения: F тр.к. = μN / R,

где N – сила реакции опоры, R – радиус колеса, μ – коэффициент трения качения.

Жидкостное трение ( трение в газах и жидкостях ) возникает при трении о жидкость или газ.

Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она появляется только при наличии относительного движения тела и окружающей среды.

Сила трения покоя в жидкостях и газах полностью отсутствует.

Гравитационные силы действуют через гравитационное поле – поле, которое создаётся вблизи массивных тел и обеспечивает притяжение других тел к этому телу.

Частицей гравитационного поля является гравитон .

Закон всемирного тяготения :

два тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Физический смысл гравитационной постоянной: численно равна силе притяжения между двумя точками массой 1 кг каждое, если расстояние между ними равно 1 м.

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость — это минимальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы вывести его на орбиту Земли.

v 1 = 7,9 км/с

Сила тяжести – это гравитационная сила, с которой Земля притягивает к себе тела.

F тяж = mg.

Ускорение свободного падения – это ускорение, приобретаемое телом под действием гравитационной силы вблизи поверхности небесных тел:

g = 9,8 0665 м/с 2 .

Вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле или к другому небесному телу.

P = mg.

Если опора падает свободно, то наступает невесомость:

Р = m (a – g) = 0

Сыграем в игру?

Четвёртый лишний

Выбросите неправильное слово из списка:

НЬЮТОН

УГОЛ

СИЛА

МАССА

Четвёртый лишний

Выбросите неправильное слово из списка:

ПУТЬ

КИЛОГРАММ

УСКОРЕНИЕ

ГРАВИТАЦИЯ

Четвёртый лишний

Выбросите неправильное слово из списка:

СКОРОСТЬ

СИЛА

ТЯГОТЕНИЕ

ЧАСТОТА

Креатив

Дано кодовое слово "гравитон". На каждую букву из этого слова найти другое слово, соответствующее теме урока.

Г

Р

А

В

И

Т

О

Н

Креатив

Дано кодовое слово "гравитон". На каждую букву из этого слова найти другое слово, соответствующее теме урока.

Г

Р

Р

А

А

Д

В

А

Т

И

И

В

У

Т

О

Е

С

М

И

С

А

Ц

Н

Т

Я

И

О

Е

Н

Я

Г

Р

Р

Ь

О

Ц

Б

И

Т

Ю

И

Т

Е

Т

Я

А

Н

О

Н

И

Е